關(guān)于逆向工程方面的文獻(xiàn)綜述

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1、逆向工程柏為為摘　要:　逆向工程（又稱逆向技術(shù)），是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)再現(xiàn)過程，即對(duì)一項(xiàng)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特性及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計(jì)要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。逆向工程源于商業(yè)及軍事領(lǐng)域中的硬件分析。其主要目的是在不能輕易獲得必要的生產(chǎn)信息的情況下，直接從成品分析，推導(dǎo)出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理。關(guān)鍵詞:掃描測(cè)量原理;曲線曲面理論;快速原型制造;逆向工程引言逆向工程(ReverseEngineering,RE)的概念逆向工程產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代末至90年代初,廣

2、義上,逆向工程可以分為實(shí)物逆向、軟件逆向和影像逆向三類。目前,大多數(shù)關(guān)于逆向工程的研究主要集中在實(shí)物幾何形狀的逆向重構(gòu)上,即產(chǎn)品實(shí)物的CAD模型重構(gòu)和最終產(chǎn)品的制造,稱為“實(shí)物逆向工程”。逆向工程也稱反求工程。簡(jiǎn)單地說,逆向工程就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型,反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過程。?逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及數(shù)控加工等多個(gè)環(huán)節(jié)。列如：1)實(shí)物掃描實(shí)驗(yàn)：運(yùn)用三維坐標(biāo)掃描儀對(duì)需要反求的實(shí)物進(jìn)行掃描，得出點(diǎn)云圖2)軟件進(jìn)行點(diǎn)云處理：將掃描得到的點(diǎn)云圖，進(jìn)行Imageware軟件軟件處理為三維CAD模型；

3、3)快速成型加工實(shí)驗(yàn)：針對(duì)上步得到的三維CAD模型進(jìn)行分析，利用快速成型機(jī)制作實(shí)體模型4)對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行后處理，打磨、拋光、涂漆；其中快速反求是從實(shí)物原型到三維數(shù)字模型的轉(zhuǎn)換,是反求工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù),它包括數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、三維重建和模型評(píng)價(jià)四部分。二、逆向工程的測(cè)量技術(shù)逆向工程的測(cè)量是指實(shí)物的數(shù)據(jù)采集,也稱三維數(shù)據(jù)測(cè)量,是反求工程實(shí)現(xiàn)的第一步。它是通過特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法獲取產(chǎn)品表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù),將產(chǎn)品的幾何形狀數(shù)字化。該技術(shù)關(guān)系到對(duì)零部件(實(shí)物)描述的精確度和完整度,從而影響重構(gòu)的CAD曲面和實(shí)

4、體模型的質(zhì)量,并最終決定加工出來的產(chǎn)品能否真實(shí)反映原始實(shí)物。因此,測(cè)量是整個(gè)原型反求的基礎(chǔ)。?測(cè)量方法及原理。反求工程采用的測(cè)量方法主要分為兩類:接觸式和非接觸式。根據(jù)測(cè)量原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同還可以進(jìn)一步細(xì)分(見圖1)。接觸式數(shù)據(jù)采集通常使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),測(cè)量時(shí)將被測(cè)產(chǎn)品放置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間內(nèi),可以獲得被測(cè)產(chǎn)品上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位置,根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值,經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,擬合形成測(cè)量元素,經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算的方法得出其形狀、中國(guó)設(shè)備工程2008年02月表1主要測(cè)量方法的比較機(jī)械法光學(xué)法電氣法三坐標(biāo)測(cè)量法激光三角

5、法投影光柵法斷層掃描法工業(yè)CT和核磁共振法最高0.5!m高>1"m較低>10#m以上較低0.02mm低>1mm慢快快慢較慢不適于軟質(zhì)軟硬皆可軟硬皆可軟硬皆可有要求測(cè)頭微損無損無損破壞被測(cè)件無損高較高低較高最高精度速度被測(cè)材質(zhì)破壞性成本不能過于光滑對(duì)表面粗糙度、漫反射率敏感,不能過于光滑對(duì)表面色澤、粗糙度敏感,不能過陡無無表面特性及形狀要求最適合情況無復(fù)雜內(nèi)部形面、硬質(zhì)、特殊尺寸多及精度要求高的箱體工件表面形狀復(fù)雜,精度要求不特別高的未知曲面適于測(cè)復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀管理園地研究·探討位置公差及其他幾何量數(shù)據(jù)。接觸式三坐標(biāo)

6、測(cè)量機(jī)的測(cè)頭屬機(jī)械式,根據(jù)其工作方式的不同又可分為開關(guān)式(觸發(fā)式或動(dòng)態(tài)發(fā)信式)和掃描式(比例式或靜態(tài)發(fā)信式)兩類。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可達(dá)到很高的測(cè)量精度,測(cè)頭體積小、通用性較強(qiáng),適于無復(fù)雜內(nèi)部型腔、只有少量特殊曲面的空間箱體類工件的測(cè)量。測(cè)量機(jī)工作處于迅速直線低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),測(cè)量機(jī)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)測(cè)量精度的影響較小,但它有一定的局限性,如不能測(cè)量到細(xì)節(jié)之處、不能測(cè)易碎和易變形的零件、測(cè)量速度慢、測(cè)頭半徑需要補(bǔ)償及數(shù)據(jù)量較小等。在非接觸式技術(shù)中較成熟且應(yīng)用最廣泛的是光學(xué)測(cè)量法。其中,基于三角形法的激光掃描和基于相位光柵投影的結(jié)構(gòu)光法被

7、認(rèn)為是目前最成熟的三維形狀測(cè)量方法。激光三角形法以激光作為光源,根據(jù)光學(xué)三角形測(cè)量原理,將光源(可分為光點(diǎn)、單光條、多條等)投射到被測(cè)物體表面,并采用光電敏感元件在另一位置接收激光的反射能量,根據(jù)光點(diǎn)或光條在物體上成像的偏移,通過被測(cè)物體基平面、像點(diǎn)、像距等之間的關(guān)系計(jì)算物體的深度信息。這種方法測(cè)量如果采用線光源,可以達(dá)到很高的測(cè)量速度,此方法已經(jīng)成熟。其缺點(diǎn)是對(duì)被測(cè)表面的粗糙度、漫反射率和傾角過于敏感,限制了測(cè)頭的使用范圍。?基于投影光柵的結(jié)構(gòu)光投影測(cè)量法被認(rèn)為是目前三維形狀測(cè)量中最好的方法,它的原理是將具有一定模式

8、的光源,如柵狀光條投射到物體表面,然后用兩個(gè)鏡頭獲取不同角度的圖像,通過圖像處理的方法得到整幅圖像上像素的三維坐標(biāo)。此法的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)實(shí)物的測(cè)量范圍大、速度快、成本低。缺點(diǎn)是精度低,在陡峭處會(huì)發(fā)生相位突變,影響精度,適于測(cè)量表面起伏不大的較平坦物體。目前,分區(qū)測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步使光柵投影范圍不斷增大,結(jié)構(gòu)光法測(cè)量設(shè)備成為現(xiàn)在逆向測(cè)量系