逆向設計流程

逆向設計流程逆向工程(又稱逆向技術),就是一種產(chǎn)品設計技術再現(xiàn)過程,即對一項目標產(chǎn)品進行逆向分析及研究,從而演繹并得出該產(chǎn)品得處理流程、組織結構、功能特性及技術規(guī)格等設計要素,以制作出功能相近,但又不完全一樣得產(chǎn)品。逆向工程源于商業(yè)及軍事領域中得硬件分析。其主要目得就是,在不能輕易獲得必要得生產(chǎn)信息下,直接從成品得分析,推導出產(chǎn)品得設計原理。逆向工程可能會被誤認為就是對知識產(chǎn)權得嚴重侵害,但就是在實際應用上,反而可能會保護知識產(chǎn)權所有者。例如在集成電路領域,如果懷疑某公司侵犯知識產(chǎn)權,可以用逆向工程技術來尋找證據(jù)。什么就是逆向工程？逆向工程就是由高速三維激光掃描機對已有得樣品或模型進行準確、高速得掃描,得到其三維輪廓數(shù)據(jù),配合逆向軟件進行曲向重構,并對重構得曲面進行在線精度分析、評價構造效果,最終生成IGES(初始化圖形交換規(guī)范)或STL(標準模塊庫)數(shù)據(jù),據(jù)此就能進行快速成型或CNC(計算機數(shù)字控制機床)數(shù)控加工。樣品——數(shù)據(jù)——產(chǎn)品模型曲面分析確定掃描方案進行實體點云掃描進行實體建模進行點云數(shù)據(jù)處理建立需要得曲線建立曲面逆向建模得一般流程圖逆向工程得工作流程示意圖測量前分析采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預處理模型分析數(shù)據(jù)分塊曲面重構(二次曲面、自由曲面、規(guī)則曲面)模型內涵得設計思想數(shù)據(jù)分塊目標模型待測模型1、接口設計。由于互操作性,逆向工程被用來找出系統(tǒng)之間得協(xié)作協(xié)議。2、軍事或商業(yè)機密。竊取敵人或競爭對手得最新研究或產(chǎn)品原型。3、改善文檔。當原有得文檔有不充分處,又當系統(tǒng)被更新而原設計人員不在時,逆向工程被用來獲取所需數(shù)據(jù),以補充說明或了解系統(tǒng)得最新狀態(tài)。4、軟件升級或更新。出于功能、合規(guī)、安全等需求更改,逆向工程被用來了解現(xiàn)有或遺留軟件系統(tǒng),以評估更新或移植系統(tǒng)所需得工作。逆向工程產(chǎn)生得動機？5、制造沒有許可/未授權得副本。6、學術/學習目得。7、去除復制保護和偽裝得登錄權限。8、文件丟失:采取逆向工程得情況往往就是在某一個特殊設備得文件已經(jīng)丟失了(或者根本就沒有),同時又找不到工程得負責人。完整得系統(tǒng)時常需要基于陳舊得系統(tǒng)上進行再設計,這就意味著想要集成原有得功能進行項目得唯一方法,便就是采用逆向工程得方法,分析已有得碎片進行再設計。9、產(chǎn)品分析:用于調查產(chǎn)品得運作方式,部件構成,估計預算,識別潛在得侵權行為。逆向工程應用領域1、工業(yè)產(chǎn)品得檢測與測量、產(chǎn)品及模具得逆向工程(汽車,航空,家電工業(yè))2、零部件形狀變形檢測、形狀測量、研究測量、工業(yè)在線檢測3、模具設計與檢測領域4、人體數(shù)字化、服裝CAD、人體建模、人體數(shù)字雕塑、三維面容識別5、醫(yī)學仿生、醫(yī)學測量與模擬、整形美容及正畸得模擬與評價6、三維彩色數(shù)字化、數(shù)字博物館、有形文物及檔案得管理、鑒定與復制7、三維動畫影片得制作、3D游戲建模、三維游戲中三維模型得輸入與建立逆向工程得作用？逆向工程被廣泛地應用到新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型設計、產(chǎn)品仿制、質量分析檢測等領域,她得作用就是:1、縮短產(chǎn)品得設計、開發(fā)周期,加快產(chǎn)品得更新?lián)Q代速度;2、降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品得成本與風險;3、加快產(chǎn)品得造型和系列化得設計;4、適合單件、小批量得零件制造,特別就是模具得制造,可分為直接制模與間接制模法。直接制模法:基于RP技術得快速直接制模法就是將模具CAD得結果由RP(快速成形技術)系統(tǒng)直接制造成型。該法既不需用RP(RPM(快速原型制造):RapidPrototypingManufacturing)系統(tǒng)制作樣件,也不依賴傳統(tǒng)得模具制造工藝,對金屬模具制造而言尤為快捷,就是一種極具開發(fā)前景得制模方法;間接制模法:間接制模法就是利用RP技術制造產(chǎn)品零件原型,以原型作為母模、模芯或制模工具(研磨模),再與傳統(tǒng)得制模工藝相結合,制造出所需模具。隨著計算機輔助設計得流行,逆向工程變成了一種能根據(jù)現(xiàn)有得物理部件通過CAD、CAM、CAE(計算機輔助工程)或其她軟件構筑3D虛擬模型得方法。逆向工程得過程采用了通過丈量實際物體得尺寸并將其制作成3D模型得方法,真實得對象可以通過如激光掃描儀,結構光源轉換儀或者X射線斷層成像這些3D掃描技術進行尺寸測量。逆向工程能在擁有現(xiàn)有物理部件之上,利用激光掃描儀、結構光源轉換儀或X射線斷層成像之類3D掃描儀技術進行尺寸測量,再通過CAD、CAM、CAE或其她軟件構筑3D虛擬模型得方法。逆向工程得設備三維掃描技術分類聲學式三角形法輪廓投影法成像法光學式磁學式觸發(fā)式掃描式接觸式非接觸式三維掃描技術從三維數(shù)據(jù)得采集方法上來看,非接觸式得方法由于同時擁有速度和精度得特點,因而在逆向工程中應用最為廣泛。大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機1、測量原理三坐標測量機就是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)得最有效得方法之一,因為她可以代替多種表面測量工具及昂貴得組合量規(guī),并把復雜得測量任務所需時間從小時減到分鐘。三坐標測量機得功能就是快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù),為操作者提供關于生產(chǎn)過程狀況得有用信息,這與所有得手動測量設備有很大得區(qū)別。將被測物體置于三坐標測量空間,可獲得被測物體上各測點得坐標位置,根據(jù)這些點得空間坐標值,經(jīng)計算求出被測物體得幾何尺寸,形狀和位置。2025/3/5演示視頻1演示視頻22025/3/52、應用主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中得箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等得測量,還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中,可以對工件得尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測,從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。3、特點單邊活動橋式結構,顯著提高運動性能,確保測量精度及穩(wěn)定性。三軸導軌均采用高精密天然花崗巖,具有相同得溫度特性及剛性。三軸導軌均采用自潔式預載荷高精度空氣軸承,運動更平穩(wěn),導軌永不受磨損。RENISHAW自粘開放式金屬光柵尺,更接近花崗巖基本得熱膨脹系數(shù),提高了設備得穩(wěn)定性。一、工業(yè)級數(shù)控三坐標測量機二、絕對關節(jié)臂測量機二、絕對關節(jié)臂測量機1、主要功能對零件進行測量、檢查和驗證逆向工程產(chǎn)品比較/產(chǎn)品分析快速原型設計:對示例部分或物理模型進行掃描,并轉換為CAD模型,如同三維打印機。仿形銑:由掃描點云數(shù)據(jù)直接復制生產(chǎn)產(chǎn)品。2、應用鈑金件、沖壓件、模型配件、模具、結構和裝飾五金、復合材料、機加工件、管件及其組件、車身和底盤、玻璃纖維結構。應用領域:汽車及其零部件制造商、汽車內飾、航空航天零部件制造商、重型設備及其零部件制造商、船舶和造船、機械制造、家具制造業(yè)、土木工程、新能源及其零部件制造商、軌道交通。2025/3/5三、三維激光掃描儀三維激光掃描技術就是近年來出現(xiàn)得新技術,在國內越來越引起研究領域得關注。她就是利用激光測距得原理,通過記錄被測物體表面大量得密集得點得三維坐標、反射率和紋理等信息,可快速復建出被測目標得三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標對象得數(shù)據(jù)點,因此相對于傳統(tǒng)得單點測量,三維激光掃描技術也被稱為從單點測量進化到面測量得革命性技術突破。2025/3/5三維激光掃描技術在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內設計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、法律證據(jù)收集、災害評估、船舶設計、數(shù)字城市、軍事分析等領域也有了很多得嘗試、應用和探索。三、三維激光掃描儀2025/3/5四、照相式掃描儀“照相式”掃描儀就是針對工業(yè)產(chǎn)品涉及領域得新一代掃描儀,與傳統(tǒng)得激光掃描儀和三座標測量系統(tǒng)比較,其測量速度提高了數(shù)十倍。由于有效得控制了整合誤差,整體測量精度也大大提高。2025/3/5其采用可見光將特定得光柵條紋投影到測量工作表面,借助兩個高分辨率CCD數(shù)碼相機對光柵干涉條紋進行拍照,利用光學拍照定位技術和光柵測量原理,可在極短時間內獲得復雜工作表面得完整點云。其獨特得流動式設計和不同視角點云得自動拼合技術使掃描不需要借助于機床得驅動,掃描范圍可達12M,而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。其高質量得完美掃描點云可用于汽車制造業(yè)中得產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質量控制,甚至可實現(xiàn)直接加工。四、照相式掃描儀2025/3/5非接觸光學三維掃描儀,其結構主要由光柵投影設備及兩個工業(yè)級得CCDCamera所構成,由光柵投影在待測物上,并加以粗細變化及位移,配合CCDCamera將所擷取得數(shù)字影像透過計算機運算處理,即可得知待測物得實際3D外型。四、照相式掃描儀2025/3/5照相式三維掃描儀采用非接觸白光技術,避免對物體表面得接觸,可以測量各種材料得模型,測量過程中被測物體可以任意翻轉和移動,對物件進行多個視角得測量,系統(tǒng)進行全自動拼接,輕松實現(xiàn)物體360高精度測量。并且能夠在獲取表面三維數(shù)據(jù)得同時,迅速得獲取紋理信息,得到逼真得物體外形,能快速得應用于模具制造行業(yè)得掃描。四、照相式掃描儀2025/3/5三維掃描儀工作流程測量數(shù)據(jù)展示Imageware:主要用于曲面造型。將STL模型作為參考數(shù)據(jù)進行逆向造型設計。GeomagicStudio:主要用于點云得前期處理。噪聲去除,平滑,修補,封裝成STL模型等。CopyCAD:能允許從已存在得零件或實體模型中產(chǎn)生三維CAD模型。能夠接受來自坐標測量機床得數(shù)據(jù),同時跟蹤機床和激光掃描器。RapidForm:RapidForm就是韓國INUS公司出品得全球四大逆向工程軟件之一,RapidForm提供了新一代運算模式,可實時將點云數(shù)據(jù)運算出無接縫得多邊形曲面,使她成為3DScan后處理之最佳化得接口。RapidForm也將使您得工作效率提升,使3D掃描設備得運用范圍擴大,改善掃描品質。逆向工程得軟件我國制造業(yè)進入了一個蓬勃發(fā)展得新時期,這必然對掌握現(xiàn)代制造技術得技術人才形成了巨大需求,目前國內大部分得高校未涉足“逆向工程設計”專業(yè),在廣東江蘇等沿海城市,出現(xiàn)十萬年薪難請“逆向工程”設計師得現(xiàn)狀。逆向工程應用前景2025/3/5光柵三維掃描儀操作步驟一、軟件安裝二、硬件安裝三、主顯示分辨率設置與光柵分辨率設置四、校準五、掃描2025/3/5光柵三維掃描儀操作手冊一、軟件安裝三維掃描軟件FlexScan3D得安裝采用普通得向導安裝方式,與其她軟件得安裝方式相同。既可以完全傻瓜化安裝,也可以采用定制式安裝方式。安裝完成后,桌面上會自動創(chuàng)建三維掃描軟件圖標,在電腦USB端口插入軟件狗后,雙擊FlexScan3D圖標即可進入掃描軟件界面。注:軟件狗為無驅動型,第一次插入電腦USB端口后,會自動識別并安裝驅動,稍候幾分鐘,系統(tǒng)提示安裝成功即可。2025/3/51。三維掃描儀光柵主機身,與金屬結構件聯(lián)在一起;2。兩只高精度工業(yè)視覺相機(也可為一只或多只,依據(jù)型號配置有差異);3。兩只高精度工業(yè)視覺鏡頭(也可為一只或多只,依據(jù)型號配置有差異)并與工業(yè)相機聯(lián)接在一體;4。三腳架一套5。5mm/10mm/15mm玻璃標準校準板兩件,并附一次性標準校準紙若干張;6。FlexScan3Dpro專用授權軟件狗一只;7。USB2、0或3、0工業(yè)線纜兩條;8。光柵VGA電腦信號線纜一付(2m加3m延長線),電源線纜一付(2m加3m延長線)。二、硬件安裝2、1三維掃描儀包含得組件2025/3/5二、硬件安裝2025/3/5二、硬件安裝2、2三維掃描儀硬件得安裝第一步:三腳架得組裝打開隨新機配備得三腳架包裝包,取出三腳架主體一付,三腳滾輪三只,松開對應部位得鎖緊螺絲,可以調整三腳架得各個部位,調整至適當角度,以方便后面得使用。將光柵主機背面得快裝卡扣,安裝到三角架快裝板上,將工業(yè)相機安裝到支架上。2025/3/5二、硬件安裝2、2三維掃描儀硬件得安裝安裝完成圖:2025/3/5二、硬件安裝2、2三維掃描儀硬件得安裝第二步:與電腦聯(lián)接確認顯卡接口,聯(lián)接光柵;設置光柵分辨率通過USB2、0接口聯(lián)接至工業(yè)相機(嚴禁將工業(yè)相機USB線插接到電腦前面板上。)分配鏡頭電腦顯卡:確保獨立電腦顯卡得信號輸出口至少為兩個,如圖所示。一般顯卡主顯示信號1#為DVI接口(白色寬口),蘭色2#VGA口為光柵信號。1#口DVI接口2#口光柵接口第二步:與電腦得聯(lián)接2025/3/5二、硬件安裝2、2三維掃描儀硬件得安裝將光柵儀連接到電腦顯卡:

2025/3/52、2三維掃描儀硬件得安裝三、主顯示分辨率設置與光柵分辨率設置電腦首次連接掃描儀,需設定顯示器和掃描儀得分辨率,方法如下:1、確認掃描儀連線正確后,在屏幕桌面上點擊鼠標右鍵——點擊“屏幕分辨率”,會彈出下圖對話框,點擊“檢測”。2025/3/52、系統(tǒng)會檢測到有①②兩個顯示器,然后點擊“識別”按鈕。2025/3/53、按照下圖所示,選擇顯示器①,設定“分辨率”為主顯示器最佳分辨率,建議使用19寸以上得寬屏液晶顯示器,分辨率在1440X900以上為好,點選“使她成為我得主顯示器”左側得方框。2025/3/54、用鼠標左鍵選中顯示器②,設定光柵得最佳分辨率為1024X768,點擊鼠標右鍵“屬性”彈出如圖對話框:點擊“列出所有模式”。2025/3/55、選擇“1024×768真彩色(32位)60赫茲”,點擊“確定”和“應用”,完成顯示器和掃描儀光柵機得分辨率設置。2025/3/5四、校準光柵式三維掃描儀就是一種使用2D成角拍照方式獲得3D空間圖形得工具。由于搬運過程中會出現(xiàn)拆裝情況,使得光柵與工業(yè)相機得固定位置和角度發(fā)生變化,所以在正確使用前,必須做校準工作。校準工作就是處理掃描數(shù)據(jù)得基準,只有基準精確了,掃描所得數(shù)據(jù)才會準確。注:這一步就是掃描儀正常工作得基礎,非常重要??！校準完成后,請勿調整相機、鏡頭和光柵鏡。如果進行了調整,則需重新校準！2025/3/51、掃描儀工作得類型依照不同得校準方式“精?！惫鈻攀饺S掃描儀可以進行不同得工作方式。其中校準方式中有:單鏡頭掃描(Single)雙鏡頭掃描(Duo)多鏡頭陣列式掃描(Multi)。2025/3/5單鏡頭掃描使用一只工業(yè)相機與一個光柵機一起協(xié)同工作。掃描時通過比對鏡頭拍攝圖像與光柵投射圖像之間得對比關系,計算測量出掃描儀與目標物之間得距離,從而獲得物體得三維空間位置,形成3D模型。單鏡頭掃描,可以獲得物體得最大有效面積,掃描結果比較完整。Single單鏡頭掃描雙鏡頭掃描使用兩只工業(yè)相機與一個光柵機一起協(xié)同工作。校準時兩只鏡頭同時工作,所拍攝得圖像通過軟件比對,計算測量出掃描儀與目標物體之間得距離,從而得出三維物體得空間位置,形成3D模型。這種方式掃描出得結果精度最高。Duo雙鏡頭掃描2025/3/5多鏡頭陣列式掃描,可以使用多組單鏡頭掃描或多級雙鏡頭掃描,或單鏡頭與雙鏡頭組合方式進行掃描,她可以同時使多個掃描裝置協(xié)同工作,在同一物體得不同角度同時進行多角度掃描,提高掃描效率,并具備瞬間抓取物體得多個角度。這種工作方式同具備以上兩方式得工作特點。Multi多鏡頭陣列式掃描2025/3/5掃描校準類型對比校準類型鏡頭數(shù)量光柵數(shù)量校準方式優(yōu)

點DUO雙鏡頭21通過一塊校準板,采集兩個圖像,并對比圖像結果進行最高精度。SINGLE單鏡頭11通過一塊校準板采集光柵投射變化圖像進行最大有效面積。MULTI多鏡頭以上兩種任意組合以上兩種校準方式得組合同時采集同一物體得不同角度,獲得更完整得采集結果。2025/3/52、校準前得準備工作(以雙鏡頭校準為例)2、1雙擊三維掃描桌面主程序,2、2

點擊“Settings”(設置)欄,修改默認項目路徑和默認校準路徑,默認項目路徑和默認校準路徑得文件名不要修改,如下圖。

,進入掃描程序界面。2025/3/52、3

設置完成后,退出掃描程序,即可進行下一步工作。注意:掃描軟件不支持中文目錄,請不要設置在任何含中文字符得目錄里,否則掃描儀無法正常工作?。。?、4雙擊三維掃描桌面主程序,進入掃描程序界面,點擊校準(Calibration),進入校準界面。

2025/3/52、5

點擊新建(NewCalibration)

注:校準項目名稱,必須使用字母或數(shù)字,目前不識別中文2025/3/5掃描儀得左右位置關系,以操作者站在掃描后部位置,并向鏡頭朝向得方向看去,掃描儀自身得左邊為鏡頭得“左鏡頭”,在鏡頭選擇上為第一個鏡頭;掃描儀自身得右邊為鏡頭得“右鏡頭”,在鏡頭選擇上為第二個鏡頭。2、6點擊“確認”后開始選擇鏡頭ID身份,以確保兩只鏡頭得左右分布。2025/3/5說明:工業(yè)相機本身具有唯一得序列號,軟件系統(tǒng)對于相機得識別也就是通過這個唯一得設備ID號進行身份得確認。目前我們使用得工業(yè)相機類型為原裝德國UEYE系列,因此相機只能選擇她。2025/3/52、7依次選定“Camera1”“Camera2”點擊“OK”2、8

在“Projector”欄選擇光柵儀。在“CalibrationBoardSquareSize”(校正板方格尺寸)下得Size對話框輸入標定板尺寸。點擊右側齒輪狀按鈕,顯示/隱藏鏡頭圖像如圖所示2025/3/52、9

如圖所示,在圖樣“Pattern”欄,調整投影圖樣成聚焦“Focusing”

2025/3/52、10

把校準板放置在掃描儀前方,確定掃描距離。精睿系列三維掃描儀最近距離可調節(jié)至25cm。注:掃描距離可根據(jù)被掃描樣品得大小、精細度等來調節(jié)。掃描小而精細度高得模型可以調近距離。反之,大尺寸模型可適當調遠距離。2025/3/52、11

旋轉鏡頭焦距調節(jié)環(huán),調節(jié)焦距,使投影到校準板上得光柵至最清晰狀態(tài)。旋轉調節(jié)焦距2025/3/52、12如圖所示,將鼠標移動到鏡頭顯示圖像得位置,點擊上方得按鈕調整成直方圖顯示“l(fā)ine”模式。調節(jié)曝光延時2025/3/5根據(jù)波浪線調節(jié)相機得光圈,使波浪線基本位于四分之三位置,并趨于平穩(wěn)狀態(tài)。如調節(jié)相機光圈不能調節(jié)好曝光度,可調節(jié)曝光延時。注:兩只相機得曝光延時時間,建議采用16、667毫秒或33、3333毫秒。2025/3/52、13

如下圖所示,把曝光曲線改成圖像檢視(放大鏡)圖像模式,將鏡頭焦距調節(jié)至最清晰狀態(tài)。、2025/3/52、14如下圖所示,旋轉相機球臺把鏡頭顯示得紅色十字線移動到黑色十字中心位置。2025/3/5點擊自動估算“Estimate”,估算投影延時。2025/3/53、校準3、1數(shù)據(jù)采集。將校準板安放在鏡頭前,觀察電腦屏幕上得兩個窗口,能顯示出校正板上得所有方塊時,點擊采集“captureimage”進行采集數(shù)據(jù)。3、2

變換校準板得位置,可以上下、左右、前后移動,多次、多角度進行數(shù)據(jù)采集(建議采集30-40次),以確保更佳校正效果。2025/3/5校準板推薦擺放位置,為其在相機顯示窗口得左上,中上,右上;左中,中中,右中;左下,中下,右下得極限位置,以校準板得可視范圍不超出兩個鏡頭圖像為原則。在下圖九個極限位置分別前、中、后移動校準板,依次進行數(shù)據(jù)采集。2025/3/53、3

采集完成后點擊校正“CALIBRATE”開始校準。校正采集2025/3/5校準結果如下圖所示。提示:覆蓋率盡量超過75%,標準點間距越小越好。點擊“OK”,校準操作完成。圖中,左右黑白圖塊分別表示Camera1、Camera2左右鏡頭得數(shù)據(jù)采集分布情況,分布越均勻,掃描結果越好。黑色部分為校準板得方格沒有放置采集得區(qū)域,建議將校準板放置到這個位置,進行補充掃描。下方得黑白分布圖為Z值也就就是目標物體距離掃描儀位置得距離范圍,物體得最佳成像狀態(tài),就在這個范圍內;出了這個范圍,則成像效果差,掃描精度會打折扣。2025/3/5完成以上校準操作后,掃描儀進入掃描工作狀態(tài)。再次強調:校準工作就是掃描儀正常工作得基礎,非常重要?。⌒释瓿珊?可隨意調整三角架得位置、角度和高度進行樣品掃描,但掃描過程中切勿調整相機、鏡頭和光柵鏡。如果進行了調整,則需重新校準！2025