逆向工程技术及其应用

第一章 绪论

第一节 概述

第二节 逆向工程的定义

第三节 逆向工程的工作流程

第四节 逆向工程的应用领域

第二章 逆向工程测量系统

第一节 概述

第二节 接触式测量

一、三坐标测量机的原理

二、三坐标测量机的组成

三、三坐标测量机的分类

四、三坐标测量机的测头

五、测量过程

六、实物分解

七、测量误差的影响因素

八、接触式测量的优、缺点

第三节 非接触式测量

一、非接触式测量的分类

二、ATOS激光扫描测量系统

三、非接触式测量的优、缺点

第四节 数据测量的各种方式的比较

第五节 数据测量的误差分析

第六节 小结

第三章 数据预处理

第一节 概述

第二节 多视点云的对齐

一、对齐问题的提出

二、基于三基准点的对齐方法

三、多视数据对齐的误差分析

第三节 数据平滑、精简及误差点的识别和去除

一、误差点的识别和去除

二、数据平滑

三、数据精简

第四节 数据分块

一、数据分块方法

二、散乱数据的自动分割

第五节 小结

第四章 三维模型重构

第一节 绪论

第二节 曲线、曲面数学模型

第三节 曲线拟合造型

一、曲线拟合（插值与逼近）概念

二、参数曲线、曲面插值与逼近

三、B样条曲线插值与逼近

四、曲线编辑

五、基于曲线的曲面重构

第四节 曲面片直接拟合造型

一、基于有序点的B样条曲面插值

二、B样条曲面逼近

三、对任意测量点的B样条曲面逼近

四、曲面编辑

第五节 模型质量评价

一、参数曲线的几何连续性定义

二、参数曲面的几何连续性定义

三、曲线、曲面光顺评价和处理

第六节 小结

第五章 逆向工程系统

第一节 概述

第二节 逆向工程系统框架

一、逆向工程系统的特点

二、逆向工程系统框架

第三节 逆向工程系统

一、数字化及数据处理子系统

二、模型重建子系统

三、产品制造子系统

第四节 逆向工程系统与产品创新

第五节 基于逆向工程的产品快速开发

第六章 Imageware及逆向一般流程

第一节 Imageware简介

第二节 Imageware模块

一、基础模块

二、点处理模块

三、曲线、曲面模块

四、多变形造型模块

五、检验模块

六、评估模块

第三节 Imageware数据处理流程

一、点处理过程

二、曲线创建过程

三、曲面创建过程

第四节 逆向工程的要求

第七章 Imageware常用命令

第一节 Edit菜单

第二节 Create菜单

第三节 Construct菜单

第四节 Modify菜单

第五节 Evaluate菜单

第八章 Imageware曲线、曲面基础

第一节 曲线建构与分析

一、曲线的基本元素

二、曲线创建

三、曲线编辑

四、注意点

第二节 曲面建构与分析

一、曲面元素

二、常用功能

三、具体用法

四、小结

第九章 对齐与定位

第一节 引言

第二节 配对定位的形式

一、点对正

二、线对正

三、方向对正

四、向线对正

五、定线对正

六、平面对正

第三节 几项常用的功能

一、点对点式对齐

二、最佳拟合式对齐

三、逐步模式定位（Stepwise Registration）

四、混合式对齐（Mixed Mode Registration）

五、SPT模式定位（SPT Registration）

六、编辑定位动作

第十章 范例

第一节 车座

一、查看点云信息

二、求解对称面，将点云摆放在基准面上

三、边界线的创建

四、中间控制曲线的创建

五、中间架构线的创建

六、曲面的创建

七、小结

第二节 手柄

一、查看点云信息

二、底部曲面的创建

三、顶部曲面的生成

四、创建中间曲面

五、过渡曲面的建立

六、小结

第三节 鞋楦

一、鞋楦底面的构建

二、侧边和底部曲面的架构线的建立

三、侧边和底部曲面的重构

第四节 车身A级曲面

一、侧围面的生成

二、构建曲线

三、创建轮舱凸缘曲面

四、小结

第五节 手机

一、点云信息

二、上、下表面的建立

三、周边曲面的创建

四、按钮和屏幕的创建

五、天线的创建

六、最终模型

第十一章 实用技巧

第一节 不规则边界曲面的处理

一、三角面的处理

二、五边面的处理

三、六边面的处理

四、小结

第二节 对称零件的处理

一、对称产品重建的方法

二、对称平面特征重建

第十二章 汽车仪表板的逆向设计

第一节 前期准备

第二节 数据获取

第三节 数据预处理

第四节 曲面重构

第五节 三维结构设计

第六节 小结2100433B

本书首先讲述了逆向工程的内涵及应用领域、逆向工程测量系统与方法、点云数据预处理、三维模型重构、逆向工程系统等逆向工程理论基础，然后重点讲解了著名逆向工程软件Imageware，主要内容有：Imageware一般流程、功能模块、常用命令、曲线曲面基础、对齐与定位以及大量典型范例与实用技巧，最后以汽车仪表板为综合实例讲述了汽车仪表板的逆向工程开发过程。

本书按照逆向工程技术实际应用的具体流程，通过7个项目实例详细讲解了正向设计和逆向设计的区别、不同测量设备和逆向造型软件的具体使用技巧及逆向造型的设计特点。各项目根据逆向设计的不同阶段采用不同的软件进行设计，充分结合了市面上现有逆向造型软件的优点，避免了只用一种软件进行逆向设计的弊端 。本书可作为CAD/CAM等机械类专业高职高专学生综合技能实训的教材，也可作为从事CAD/CAM的工程技术人员的参考用书

项目1了解逆向工程技术1

1.1逆向工程技术简介1

1.2逆向工程技术的工作流程2

1.3逆向工程技术常用软件3

1.3.1基于正向的CAD/CAE/CAM系统软件3

1.3.2专用的逆向造型软件5

1.4逆向工程技术的关键技术8

1.4.1数据采集技术8

1.4.2曲面重构技术11

1.5逆向工程技术的应用领域14

项目2基于常规测量方式的零件三维建模19

2.1常规测量工具及其使用方法19

2.1.1游标卡尺19

2.1.2高度游标卡尺20

2.1.3千分尺(螺旋测微器)21

2.1.4万能角度尺23

2.1.590°宽座角尺25

2.1.6半径规(R规)25

2.1.7平板26

2.1.8量块27

2.1.9塞尺27

2.2计算机机箱塑料支架的测量28

2.2.1计算机机箱塑料支架结构分析28

2.2.2测量步骤与方法29

2.2.3产品各尺寸测量结果33

2.3计算机机箱塑料支架实体造型设计34

2.3.1新建支架模型文件34

2.3.2外形轮廓特征构建35

2.3.3台阶特征构建36

2.3.4侧面板特征构建38

2.3.5安装孔特征构建40

2.3.6两端吊耳特征构建41

2.4拓展训练43

项目3基于三坐标测量技术的数据采集44

3.1三坐标测量机简介44

3.1.1三坐标测量机的历史与发展44

3.1.2三坐标测量机的测量原理45

3.1.3三坐标测量机的组成和结构46

3.1.4三坐标测量机在逆向工程中的作用47

3.2三坐标测量机基础测量技能实训48

3.2.1测量机操作盒48

3.2.2测头管理49

3.2.3测量坐标系50

3.2.4元素的测量和构造52

3.2.5元素的相关关系54

3.2.6形位公差的设置54

3.2.7测量数据的导入和导出54

3.3肥皂盒三坐标测量55

3.3.1实物分析及测量方案制订55

3.3.2测量系统构成56

3.3.3新建测量程序58

3.3.4定义测头文件58

3.3.5构造测量基准并建立工件坐标系60

3.3.6分区域测量62

3.3.7测量数据导出63

〖〗逆向工程技术应用教程目录〖〗3.4肥皂盒逆向造型设计63

3.4.1新建肥皂盒模型文件63

3.4.2主体曲面特征构建64

3.4.3漏水孔特征构建68

3.4.4圆柱体特征构建71

3.4.5加强筋特征构建72

3.4.6肥皂盒创新设计73

3.5拓展训练73

项目4基于3DSS光栅扫描技术的数据采集75

4.13DSS测量系统简介75

4.1.13DSS测量系统的特点和测量原理75

4.1.23DSS光栅扫描仪的组成和结构76

4.1.33DSS光栅扫描仪在逆向工程中的作用76

4.23DSS光栅扫描仪基本操作78

4.2.1扫描策略78

4.2.2扫描测量过程相关操作79

4.2.3分区域测量88

4.2.4测量数据导出91

4.3灯罩3DSS光栅扫描仪测量93

4.3.1实物分析及测量方案制订93

4.3.2扫描测量过程93

4.3.3测量数据导出98

4.4拓展训练98

项目5基于Geomagic的数据拼接处理99

5.1数据拼接技术简介99

5.1.1多视点云数据对齐的定义99

5.1.2常用的多视点云数据对齐方法100

5.2Geomagic软件基础101

5.2.1Geomagic软件简介101

5.2.2Geomagic软件优点102

5.2.3Geomagic软件逆向设计常用命令103

5.3灯罩光栅扫描仪测量数据拼接处理104

5.3.1测量数据导入Geomagic软件104

5.3.2灯罩多视点云数据拼接处理105

5.3.3灯罩点云数据预处理108

5.3.4测量数据导出109

5.4基于Geomagic数据拼接的产品质量检测110

5.4.1汽车减震器托盘数据采集和数据拼接处理110

5.4.2导入测试对象和参考对象111

5.4.3色谱误差分析111

5.4.4创建注释和形位公差标注112

5.4.52D截面误差分析113

5.4.6创建报告113

5.5基于Geomagic的复杂曲面快速曲面重构115

5.5.1玩具猪数据采集115

5.5.2玩具猪数据处理115

5.5.3玩具猪数据三角化117

5.5.4创建NURBS曲面120

5.6拓展训练123

项目6基于Imageware的数据预处理125

6.1数据预处理技术简介125

6.1.1点云数据预处理技术的意义125

6.1.2测量数据的剔除和修补126

6.1.3点云数据的滤波和精简127

6.1.4点云数据分块128

6.2Imageware软件基础129

6.2.1Imageware软件简介129

6.2.2Imageware软件优点130

6.2.3Imageware软件逆向设计常用命令131

6.3灯罩光栅扫描仪测量数据预处理133

6.3.1测量数据导入Imageware软件133

6.3.2灯罩点云数据预处理134

6.3.3工件坐标系的建立135

6.3.4关键特征提取及截面线剖切142

6.3.5后处理数据导出145

6.4拓展训练146

项目7基于UG的产品逆向设计147

7.1UG软件基础147

7.1.1UG软件简介147

7.1.2UG逆向造型的一般方法和技巧149

7.2灯罩产品UG逆向造型设计152

7.2.1测量数据导入UG软件152

7.2.2灯罩大面构建154

7.2.3灯罩边界修剪和实体生成163

7.2.4细节安装特征构建168

7.3拓展训练172

附录A2009年全国职业院校技能大赛“产品造型设计及快速成型”项目试题173

附录B2010年全国职业院校技能大赛“零部件3D测量与制造”项目试题185

附录C2011年全国3D大赛“天远杯”逆向设计竞赛样题196

附录D2012年全国职业院校技能大赛“工业产品造型设计与快速成型”项目样题199

参考文献2052100433B