廣束2黄大学 GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOL UNIVERSITY 逆向工程软件 NOLOGY
逆向工程软件
绪论 逆向工程技术是近年兴起的支持产品快速开发的先 进制造技术，在航空、航天、汽车、电器、日用产品、 医学等领域得到了广泛应用
逆向工程技术是近年兴起的支持产品快速开发的先 进制造技术，在航空、航天、汽车、电器、日用产品、 医学等领域得到了广泛应用。 绪 论
逆向工程软件 在专用的逆向工程软件问市之前，CD模型的重建都依赖于正 向的CAD/CAM软件，如UG、GRADE、PRO/E等。（不能满足快速、准 确的模型重建需要) @在一些商品化的CAD/CAM软件上集成逆向模块，如 Pro/Engineer的SCAN-TOOLS模块；UG的Point cloudy功能； CATIA的QSR/GSD/DSE等几个模块。（有限的功能模块已不能满足数 据处理、造型等逆向技术的要求) 象大量的商业化专用逆向工程CD建模系统日益涌现。较具有代 表性的Imageware、Geomagic Studio、Paraform、ICEM Surf、 CopyCAD、以及国内浙大的RE-Soft等
逆向工程软件 在专用的逆向工程软件问市之前，CAD模型的重建都依赖于正 向的CAD/CAM软件，如UG、GRADE、PRO/E等。(不能满足快速、准 确的模型重建需要) 在一些商品化的CAD/CAM软件上集成逆向模块，如 Pro/Engineer的SCAN-TOOLS模块；UG的Point cloudy功能； CATIA的QSR/GSD/DSE等几个模块。(有限的功能模块已不能满足数 据处理、造型等逆向技术的要求) 大量的商业化专用逆向工程CAD建模系统日益涌现。较具有代 表性的Imageware、Geomagic Studio、Paraform、ICEM Surf、 CopyCAD、以及国内浙大的RE-Soft等
逆向工程软件 实现曲面模型重建的方式大致可以分为两类： 传统曲面造型方式 工大学 快速曲面造型方式
逆向工程软件 实现曲面模型重建的方式大致可以分为两类： 传统曲面造型方式 快速曲面造型方式
逆向工程软件 @传统曲面造型方式：指的是遵从典型的逆向工程流程，即点一 一线一一面及点一一面。这种方式延续了传统正向CD曲面造 型的方法，并在点云处理与特征区域分割、特征线的提取与拟 合及特征曲面片的创建方面提供了功能多样化的方法，配合建 模人员的经验，容易实现高质量的曲面重建，但是，进行曲面 重建需要大量建模时间的投入和熟练建模人员的参与，对建模 人员的建模经验提出了很高的要求，也由此，传统曲面造型方 式的曲面重建几乎成了少数人手中的一项“黑色技艺”，在 定程度上影响了逆向工程的推广和应用
逆向工程软件 传统曲面造型方式：指的是遵从典型的逆向工程流程，即点— —线——面及点——面。这种方式延续了传统正向CAD曲面造 型的方法，并在点云处理与特征区域分割、特征线的提取与拟 合及特征曲面片的创建方面提供了功能多样化的方法，配合建 模人员的经验，容易实现高质量的曲面重建，但是，进行曲面 重建需要大量建模时间的投入和熟练建模人员的参与, 对建模 人员的建模经验提出了很高的要求，也由此，传统曲面造型方 式的曲面重建几乎成了少数人手中的一项“黑色技艺”，在一 定程度上影响了逆向工程的推广和应用
逆向工程软件 @快速曲面造型方式：通过对点云的网格化处理、建立多面体化 表面来实现的。一个完整的网格化处理过程通常包括以下步骤： 首先，从点云中重建出三角网格曲面；再对这个三角网格曲面 分片，得到一系列有四条边界的子网格曲面；然后，对这些子 网格逐一参数化；最后，用NURBS曲面片拟合每一片子网格曲 面，得到保持一定连续性的曲面样条，由此得到用NURBS曲面 表示的CAD模型，可以用CAD软件进行后继处理
逆向工程软件 快速曲面造型方式：通过对点云的网格化处理、建立多面体化 表面来实现的。一个完整的网格化处理过程通常包括以下步骤： 首先，从点云中重建出三角网格曲面；再对这个三角网格曲面 分片，得到一系列有四条边界的子网格曲面；然后，对这些子 网格逐一参数化；最后，用NURBS曲面片拟合每一片子网格曲 面，得到保持一定连续性的曲面样条，由此得到用NURBS曲面 表示的CAD模型，可以用CAD软件进行后继处理
逆向工程软件 @快速曲面造型方式的曲面重建方法表示简单、直观、适于快速 计算和实时显示的领域，顺应了当前许多CD造型系统和快速 原型制造系统模型多边形表示的需要，已成为目前应用最为广 泛的一类方法。然而，该类方法同时也存在计算量大、对计算 机硬件设置要求高、所产生的拓扑结构未考虑被测体固有的曲 面拓扑结构而可能导致重建曲面与被测曲面拓扑不一致，曲面 对点云的快速适配需要使用高阶NURBS曲面（而相同的情况下， 传统曲面造型方式只需要低阶曲面)；面片之间难以实现曲率 连续，不能实现高级曲面的创建
逆向工程软件 快速曲面造型方式的曲面重建方法表示简单、直观、适于快速 计算和实时显示的领域，顺应了当前许多CAD造型系统和快速 原型制造系统模型多边形表示的需要，已成为目前应用最为广 泛的一类方法。然而，该类方法同时也存在计算量大、对计算 机硬件设置要求高、所产生的拓扑结构未考虑被测体固有的曲 面拓扑结构而可能导致重建曲面与被测曲面拓扑不一致，曲面 对点云的快速适配需要使用高阶NURBS曲面(而相同的情况下， 传统曲面造型方式只需要低阶曲面)；面片之间难以实现曲率 连续，不能实现高级曲面的创建
两种方式实现曲面造型的基本 作业流程 数据收集 京工大学 数据预处理 传统曲面造型方式 快速曲面造型方式 曲线拟合 曲面片拟合 多边形化处理 曲面片重建 基本造型处理 曲面片拟合，并同时完成曲面 曲面模型重建 模型重建 实体模型 下游应用
两种方式实现曲面造型的基本 作业流程 数据收集 数据预处理 曲线拟合 曲面片拟合 多边形化处理 曲面片重建 基本造型处理 曲面片拟合，并同时完成曲面 模型重建 曲面模型重建 实体模型 下游应用 传统曲面造型方式 快速曲面造型方式
两种方式实现曲面造型的基本 作业流程 @传统曲面造型方式通常具有两种建模策略：(1)由点云直接拟 合曲面片，而后对所有的曲面片调面、求交、裁剪和拼接等处 理，生成最终的曲面模型；(2)对点云进行切片处理并拟合出 特征线或是互动的在点云上构建3D样条曲线，再通过适当的曲 面构建方式创建个特征对应的曲面片，其余的操作同策略(1)。 预处理 组合特 特征分块 征提取 曲面 约東优化 基元 编辑 输入点云 特征 B-Rep出 曲线 预处理 特征 曲面设计 基元 特征识别 草图（曲线 参数化)
两种方式实现曲面造型的基本 作业流程 传统曲面造型方式通常具有两种建模策略：(1)由点云直接拟 合曲面片，而后对所有的曲面片调面、求交、裁剪和拼接等处 理，生成最终的曲面模型；(2)对点云进行切片处理并拟合出 特征线或是互动的在点云上构建3D样条曲线，再通过适当的曲 面构建方式创建个特征对应的曲面片，其余的操作同策略(1)。 曲线 预处理 基元 特征识别 曲线 特征 曲面 特征 点云 B-Rep 输入 输出 曲面设计 约束优化 编辑 曲面 基元 预处理 特征分块 组合特 征提取 草图(曲线 参数化）
两种方式实现曲面造型的基本作业流程 @图所示是汽车翼子板的点云，依据基于曲线的曲面 片重建策略，创建出相应的特征边界线重建曲面 工大学 汽车翼子板点云 特征边界线与区域分割 曲面重建后的曲面模型
两种方式实现曲面造型的基本作业流程 图所示是汽车翼子板的点云，依据基于曲线的曲面 片重建策略，创建出相应的特征边界线重建曲面 汽车翼子板点云 特征边界线与区域分割 曲面重建后的曲面模型