第1章逆向工程課件

1、P.1P.2 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章是對(duì)逆向工程的簡(jiǎn)介，包括逆向工程的定義、逆向工程的本章是對(duì)逆向工程的簡(jiǎn)介，包括逆向工程的定義、逆向工程的應(yīng)用和逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)等。應(yīng)用和逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)等。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 了解逆向工程概念及其工藝流程了解逆向工程概念及其工藝流程 掌握掌握CADCAD模型重構(gòu)的工藝流程模型重構(gòu)的工藝流程P.31.1 1.1 逆向工程的定義逆向工程的定義P.4 “逆向工程逆向工程”(Reverse Engineering(Reverse Engineering，RE)RE)，也稱反求工程、，也稱反求工程、反向工程、三坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)繪、三坐標(biāo)點(diǎn)造型、抄數(shù)等。它是將實(shí)反向工程

2、、三坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)繪、三坐標(biāo)點(diǎn)造型、抄數(shù)等。它是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)槲镛D(zhuǎn)變?yōu)镃ADCAD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)換為工程設(shè)計(jì)模型制造技術(shù)的總稱，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)換為工程設(shè)計(jì)模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造和概念模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造的過(guò)程。它源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢驗(yàn)，是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反的過(guò)程。它源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢驗(yàn)，是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。饋信息的回路。P.5P.6P.71.2 1.2 逆向工程的應(yīng)用逆向工程的應(yīng)用P.8 作為

3、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一種手段，在作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一種手段，在2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初，逆向工程技術(shù)年代初，逆向工程技術(shù)開始引起各國(guó)工業(yè)界的高度重視。從此以后，由于市場(chǎng)發(fā)展的需求，有開始引起各國(guó)工業(yè)界的高度重視。從此以后，由于市場(chǎng)發(fā)展的需求，有關(guān)逆向工程技術(shù)的研究就一直備受關(guān)注，而且逆向工程技術(shù)在制造業(yè)關(guān)逆向工程技術(shù)的研究就一直備受關(guān)注，而且逆向工程技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 逆向工程有以下一些應(yīng)用背景。逆向工程有以下一些應(yīng)用背景。P.9 (1) (1)盡管計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)盡管計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)(CAD)技術(shù)發(fā)展迅速，各種商業(yè)軟件的功能技術(shù)發(fā)展迅速，各

4、種商業(yè)軟件的功能日益增強(qiáng)，但目前還無(wú)法滿足一些復(fù)雜曲面零件的設(shè)計(jì)需要，還存在許日益增強(qiáng)，但目前還無(wú)法滿足一些復(fù)雜曲面零件的設(shè)計(jì)需要，還存在許多使用粘土或泡沫模型代替多使用粘土或泡沫模型代替CADCAD設(shè)計(jì)的情況，最終需要運(yùn)用逆向工程將設(shè)計(jì)的情況，最終需要運(yùn)用逆向工程將這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為CADCAD模型。模型。P.10 (2) (2)外形設(shè)計(jì)師傾向使用產(chǎn)品的比例模型，以便于產(chǎn)品外形的美學(xué)評(píng)價(jià)，外形設(shè)計(jì)師傾向使用產(chǎn)品的比例模型，以便于產(chǎn)品外形的美學(xué)評(píng)價(jià)，最終可通過(guò)運(yùn)用逆向工程技術(shù)將這些比例模型用數(shù)學(xué)模型表達(dá)，通過(guò)比例運(yùn)最終可通過(guò)運(yùn)用逆向工程技術(shù)將這些比例模型用數(shù)學(xué)模型表達(dá)，通過(guò)比

5、例運(yùn)算得到美觀的真實(shí)尺寸的算得到美觀的真實(shí)尺寸的CADCAD模型。模型。P.11 (3) (3)由于各相關(guān)學(xué)科發(fā)展水平的限制，對(duì)零件的功能和性能分析，還不能由于各相關(guān)學(xué)科發(fā)展水平的限制，對(duì)零件的功能和性能分析，還不能完全由完全由CAECAE來(lái)完成，往往需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)最終確定零件的形狀。例如，在模具來(lái)完成，往往需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)最終確定零件的形狀。例如，在模具制造中經(jīng)常需要通過(guò)反復(fù)試沖和修改模具型面方可得到最終的、符合要求的制造中經(jīng)常需要通過(guò)反復(fù)試沖和修改模具型面方可得到最終的、符合要求的模具。若將最終符合要求的模具測(cè)量并反求出其模具。若將最終符合要求的模具測(cè)量并反求出其CADCAD模型，在再次制造

6、該模具模型，在再次制造該模具時(shí)就可運(yùn)用這一模型生成加工程序，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效時(shí)就可運(yùn)用這一模型生成加工程序，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。率，降低模具制造成本。P.12 (4) (4)以已有產(chǎn)品為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)今的一條設(shè)計(jì)理念。目前，以已有產(chǎn)品為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)今的一條設(shè)計(jì)理念。目前，我國(guó)在設(shè)計(jì)制造方面與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，利用逆向工程技術(shù)可以充我國(guó)在設(shè)計(jì)制造方面與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造成果，使我國(guó)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)立于更高的起點(diǎn)，同時(shí)分吸收國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造成果，使我國(guó)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)立于更高

7、的起點(diǎn)，同時(shí)加快某些產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化速度。加快某些產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化速度。P.13 (5) (5)藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制。藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制。 兗州市鎏金銀棺的保護(hù)工作 P.14(6)(6)人體中的骨頭、關(guān)節(jié)等的復(fù)制，假肢制造，以及特種服裝、頭盔的人體中的骨頭、關(guān)節(jié)等的復(fù)制，假肢制造，以及特種服裝、頭盔的制造要以使用者的身體為原始設(shè)計(jì)依據(jù)，此時(shí)，需首先建立人體的幾何模型。制造要以使用者的身體為原始設(shè)計(jì)依據(jù)，此時(shí)，需首先建立人體的幾何模型。P.15 (7) (7)在在RPMRPM應(yīng)用中，逆向工程的最主要表現(xiàn)為：通過(guò)逆向工程，可以方便應(yīng)用中，逆向工程的最主要表現(xiàn)為：通過(guò)逆向工程，可以方便地對(duì)快速原型制造

8、的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足，地對(duì)快速原型制造的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)多次迭代可使產(chǎn)品完善。進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)多次迭代可使產(chǎn)品完善。 (8)(8)借助于層析借助于層析X X射線攝像法射線攝像法(CT(CT技術(shù)技術(shù)) )，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形態(tài)，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、度量和定位物體的內(nèi)部缺陷，從而成為工業(yè)產(chǎn)部形態(tài)，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、度量和定位物體的內(nèi)部缺陷，從而成為工業(yè)產(chǎn)品無(wú)損探傷的重要手段。品無(wú)損探傷的重要手段。 除了以上提到的應(yīng)用背景，在其他的應(yīng)用背景上逆向工程技術(shù)也存在著除了以上提到的

9、應(yīng)用背景，在其他的應(yīng)用背景上逆向工程技術(shù)也存在著巨大的潛能。巨大的潛能。P.161.3 1.3 逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)P.171 1三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)處理三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)處理 三坐標(biāo)測(cè)量的技術(shù)要求可以用下面三坐標(biāo)測(cè)量的技術(shù)要求可以用下面2020個(gè)字來(lái)概括：數(shù)據(jù)整齊、方向合理、個(gè)字來(lái)概括：數(shù)據(jù)整齊、方向合理、分層分色、疏密有致、對(duì)稱測(cè)半。在質(zhì)量上要求信息充分，精度達(dá)標(biāo)，適應(yīng)分層分色、疏密有致、對(duì)稱測(cè)半。在質(zhì)量上要求信息充分，精度達(dá)標(biāo)，適應(yīng)造型需要；在效率上要求滿足造型需求，減少冗余數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測(cè)量在功能造型需要；在效率上要求滿足造型需求，減少冗余數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測(cè)量在功能擴(kuò)充上還有超大超

10、長(zhǎng)柔性工件測(cè)量及數(shù)據(jù)處理。擴(kuò)充上還有超大超長(zhǎng)柔性工件測(cè)量及數(shù)據(jù)處理。P.18 一般來(lái)說(shuō)，三維表面數(shù)據(jù)的采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)一般來(lái)說(shuō)，三維表面數(shù)據(jù)的采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)據(jù)采集兩大類。據(jù)采集兩大類。 接觸式有觸發(fā)式和連續(xù)掃描式數(shù)據(jù)采集，還有基于磁場(chǎng)、超聲波的數(shù)據(jù)采集接觸式有觸發(fā)式和連續(xù)掃描式數(shù)據(jù)采集，還有基于磁場(chǎng)、超聲波的數(shù)據(jù)采集等。接觸式的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備有三坐標(biāo)測(cè)量劃線機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)械手和等。接觸式的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備有三坐標(biāo)測(cè)量劃線機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)械手和機(jī)械臂等機(jī)械臂等P.19 非接觸式主要有激光三角測(cè)量法、激光測(cè)距法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、非接觸

11、式主要有激光三角測(cè)量法、激光測(cè)距法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、圖像分析法等。非接觸式測(cè)量的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備有投影機(jī)、數(shù)碼成像機(jī)、激圖像分析法等。非接觸式測(cè)量的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備有投影機(jī)、數(shù)碼成像機(jī)、激光掃描機(jī)等光掃描機(jī)等P.202 2復(fù)雜曲面的造型復(fù)雜曲面的造型 曲面構(gòu)造是曲面構(gòu)造是CADCAD逆向造型中的重要環(huán)節(jié)。在曲面構(gòu)造中常常碰到一些十分逆向造型中的重要環(huán)節(jié)。在曲面構(gòu)造中常常碰到一些十分復(fù)雜的曲面，對(duì)這些復(fù)雜曲面進(jìn)行造型就成為逆向工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)雜的曲面，對(duì)這些復(fù)雜曲面進(jìn)行造型就成為逆向工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 在構(gòu)造曲面時(shí)還要注意把握產(chǎn)品的特征，這也是至關(guān)重要的，只有做到在構(gòu)造曲面時(shí)還要注

12、意把握產(chǎn)品的特征，這也是至關(guān)重要的，只有做到了這一點(diǎn)，才能保證構(gòu)造出來(lái)的曲面符合要求，即曲面構(gòu)造光順，特征表達(dá)了這一點(diǎn)，才能保證構(gòu)造出來(lái)的曲面符合要求，即曲面構(gòu)造光順，特征表達(dá)清晰、準(zhǔn)確、流暢。清晰、準(zhǔn)確、流暢。P.213 3產(chǎn)品缺陷處理產(chǎn)品缺陷處理 在逆向造型時(shí)，碰到的產(chǎn)品經(jīng)常存在這樣或那樣的缺陷，比如變形或要在逆向造型時(shí)，碰到的產(chǎn)品經(jīng)常存在這樣或那樣的缺陷，比如變形或要進(jìn)行誤差修正。進(jìn)行誤差修正。 碰到變形的產(chǎn)品時(shí)，在逆向造型時(shí)要盡量使其恢復(fù)到原來(lái)的樣子。碰到變形的產(chǎn)品時(shí)，在逆向造型時(shí)要盡量使其恢復(fù)到原來(lái)的樣子。 誤差修正屬于測(cè)量缺陷的處理，由于測(cè)量的數(shù)據(jù)存在著明顯的誤差，在誤差修正屬于測(cè)

13、量缺陷的處理，由于測(cè)量的數(shù)據(jù)存在著明顯的誤差，在逆向造型時(shí)，工程師們要根據(jù)自己逆向造型的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行誤差修正。逆向造型時(shí)，工程師們要根據(jù)自己逆向造型的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行誤差修正。P.224 4特殊的技巧特殊的技巧 在逆向造型時(shí)還有其他一些比較常用的特殊技巧，如展開、拋物面計(jì)算、在逆向造型時(shí)還有其他一些比較常用的特殊技巧，如展開、拋物面計(jì)算、特殊編程等。特殊編程等。5高品質(zhì)或高品質(zhì)或A級(jí)曲面級(jí)曲面 高品質(zhì)或者高品質(zhì)或者A級(jí)曲面在汽車、航空航天以及家用電器的設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到。級(jí)曲面在汽車、航空航天以及家用電器的設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到。這類曲面要求相當(dāng)高的光順性。這類曲面要求相當(dāng)高的光順性。 A級(jí)曲面設(shè)計(jì)者所追求的

14、經(jīng)典數(shù)值是，位置連續(xù)性誤差不大于級(jí)曲面設(shè)計(jì)者所追求的經(jīng)典數(shù)值是，位置連續(xù)性誤差不大于0.001mm，相切連續(xù)性誤差不大于相切連續(xù)性誤差不大于0.05，曲率連續(xù)性根據(jù)情況而定。但是，曲率連續(xù)性根據(jù)情況而定。但是，A級(jí)曲面級(jí)曲面設(shè)計(jì)的視覺(jué)效果要求與觸覺(jué)設(shè)計(jì)的視覺(jué)效果要求與觸覺(jué) 效果一致。效果一致。P.231.4 CAD1.4 CAD模型重建模型重建P.24 CAD CAD模型重建，即逆向造型，是根據(jù)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)物對(duì)象模型重建，即逆向造型，是根據(jù)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)物對(duì)象的模型。根據(jù)實(shí)物外形的數(shù)字化信息，可以將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)分成兩類：的模型。根據(jù)實(shí)物外形的數(shù)字化信息，可以將測(cè)量得到

15、的數(shù)據(jù)點(diǎn)分成兩類：有序點(diǎn)和無(wú)序點(diǎn)有序點(diǎn)和無(wú)序點(diǎn)( (散亂點(diǎn)散亂點(diǎn)) )。由不同的數(shù)據(jù)類型，形成了不同的模型重建技。由不同的數(shù)據(jù)類型，形成了不同的模型重建技術(shù)。術(shù)。P.25 目前較成熟的方法是通過(guò)重構(gòu)外形曲面來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)物重建。常用的曲面模型目前較成熟的方法是通過(guò)重構(gòu)外形曲面來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)物重建。常用的曲面模型有有BezierBezier、B-Spline(BB-Spline(B樣條樣條) )、NURBS(NURBS(非均勻有理非均勻有理B B樣條樣條) )和三角和三角BeizerBeizer曲面。曲面。P.26 逆向工程的逆向工程的CADCAD模型重構(gòu)過(guò)程主要包括：模型重構(gòu)過(guò)程主要包括： 點(diǎn)處理過(guò)程點(diǎn)處

16、理過(guò)程 曲線處理過(guò)程曲線處理過(guò)程 面處理過(guò)程面處理過(guò)程P.27點(diǎn)處理過(guò)程：點(diǎn)處理過(guò)程：對(duì)已經(jīng)存在的物理模型進(jìn)行分析對(duì)已經(jīng)存在的物理模型進(jìn)行分析決定什么是下游工程的需要決定什么是下游工程的需要用各種測(cè)量技術(shù)從模型中得到點(diǎn)的數(shù)據(jù)用各種測(cè)量技術(shù)從模型中得到點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀入點(diǎn)云的數(shù)據(jù)讀入點(diǎn)云的數(shù)據(jù)( (如有需要對(duì)齊點(diǎn)云數(shù)據(jù)如有需要對(duì)齊點(diǎn)云數(shù)據(jù)) )清除不需要的點(diǎn)清除不需要的點(diǎn)規(guī)劃創(chuàng)建面所需的點(diǎn)并顯示這些點(diǎn)規(guī)劃創(chuàng)建面所需的點(diǎn)并顯示這些點(diǎn)P.28P.29曲線處理過(guò)程：曲線處理過(guò)程：規(guī)劃要?jiǎng)?chuàng)建曲線的類型規(guī)劃要?jiǎng)?chuàng)建曲線的類型由已經(jīng)存在的點(diǎn)創(chuàng)建曲線由已經(jīng)存在的點(diǎn)創(chuàng)建曲線檢查和修改曲線檢查和修改曲線P.30P.31面

17、處理過(guò)程：面處理過(guò)程：規(guī)劃要?jiǎng)?chuàng)建的曲面的類型規(guī)劃要?jiǎng)?chuàng)建的曲面的類型由已經(jīng)存在的曲線或者點(diǎn)云創(chuàng)建曲面由已經(jīng)存在的曲線或者點(diǎn)云創(chuàng)建曲面檢查和修改曲面檢查和修改曲面P.32P.33 這一部分工作主要使用逆向工程軟件實(shí)現(xiàn)，目前進(jìn)行這一部分工作主要使用逆向工程軟件實(shí)現(xiàn)，目前進(jìn)行CADCAD模型重建對(duì)模型重建對(duì)CADCAD支撐支撐系統(tǒng)有兩種選擇方案：一是基于正向的商品化系統(tǒng)有兩種選擇方案：一是基于正向的商品化CADCADCAECAECAMCAM系統(tǒng)軟件，如美國(guó)系統(tǒng)軟件，如美國(guó)EDSEDS公司的公司的I-deasI-deas、UGUG、CATIACATIA，美國(guó)，美國(guó)PTCPTC公司的公司的ProProEn

18、gineerEngineer，法國(guó)，法國(guó)MatraMatra公司公司的的StrimStrim，日本，日本HZS HZS 公司的公司的GRADEGRADECUBE-NCCUBE-NC等：二是選擇專用的逆向造型軟件，等：二是選擇專用的逆向造型軟件，如如lmagewarelmageware、ICEMSURFICEMSURF、ParaformParaform、GeomagicGeomagic等。等。P.34 采用采用“正向正向”技術(shù)路線的基本步驟是技術(shù)路線的基本步驟是“點(diǎn)點(diǎn)-線線-面面”特點(diǎn)是測(cè)量密度較小，特點(diǎn)是測(cè)量密度較小，速度較慢；其測(cè)量方式為接觸式測(cè)量，適用對(duì)象是柔性多配合產(chǎn)品。若采速度較慢；其

19、測(cè)量方式為接觸式測(cè)量，適用對(duì)象是柔性多配合產(chǎn)品。若采用用“正向正向”技術(shù)路線，推薦使用的逆向工程軟件即為技術(shù)路線，推薦使用的逆向工程軟件即為UGUG或或CATIACATIA等正向的軟件。等正向的軟件。 采用采用“逆向逆向”技術(shù)路線的基本步驟是技術(shù)路線的基本步驟是“點(diǎn)點(diǎn)-面面”特點(diǎn)是測(cè)量密度大，速度特點(diǎn)是測(cè)量密度大，速度快：其測(cè)量方式多為非接觸掃描測(cè)量，適用對(duì)象是剛性非配合產(chǎn)品。若采快：其測(cè)量方式多為非接觸掃描測(cè)量，適用對(duì)象是剛性非配合產(chǎn)品。若采用用“逆向逆向”技術(shù)路線，則推薦使用的逆向工程軟件為技術(shù)路線，則推薦使用的逆向工程軟件為ImagewareImageware或或ICEMSURFICEM

20、SURF等逆向造型軟件。等逆向造型軟件。P.35典型逆向工程軟件介紹典型逆向工程軟件介紹（見講義）（見講義）P.36點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取方法點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取方法P.37逆向工程采用的測(cè)量方法主要有2種：測(cè)量方法的綜述測(cè)量方法的綜述1)接觸式測(cè)量法，如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM)、機(jī)械手；2)非接觸式測(cè)量法，如投影光柵法、激光三角形法、立體視覺(jué)法、聲波法、業(yè)CT掃描法、核磁共振法、自動(dòng)斷層掃描法等P.38各種三維測(cè)量方法的特點(diǎn)P.39部分測(cè)量方法簡(jiǎn)介部分測(cè)量方法簡(jiǎn)介 1投影光柵法 投影光柵法的基本原理是將光柵投影到被測(cè)物體表面上，受到被測(cè)樣件表面高度的調(diào)制，光柵影線發(fā)生變形。通過(guò)解調(diào)變形光柵影線，就可以得到被測(cè)表

21、面的高度信息。P.40該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際測(cè)量范圍大、速度快、成本低、易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是精度低，且只能測(cè)量表面起伏不大的較平坦物體，對(duì)表面變化劇烈的物體，在陡峭處會(huì)發(fā)生相位突變，使測(cè)量精度降低。P.412.超聲波法 超聲波法的原理是當(dāng)超聲波脈沖到達(dá)被測(cè)物體時(shí)，在被測(cè)物體的兩種介質(zhì)邊界表面會(huì)發(fā)生回波反射，通過(guò)測(cè)量回波與零點(diǎn)脈沖的時(shí)間間隔就可以計(jì)算出各面到零點(diǎn)的距離。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但測(cè)速較慢，測(cè)量精度不穩(wěn)定，目前主要用于物體的無(wú)損檢測(cè)和壁厚測(cè)量。P.423.工業(yè)CT掃描法 工業(yè)CT技術(shù)（Industrial Computed Tomography)適合于測(cè)量具有復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀的物體，利用它

22、可直接獲取物體的截面數(shù)據(jù)，正好與快速成型方法匹配。它是根據(jù)CT圖像來(lái)重構(gòu)三維模型，然后轉(zhuǎn)化為可以為激光快速成型設(shè)備所采用的STL或CLI文件格式。工業(yè)CT是目前最先進(jìn)的非接觸測(cè)量方法，它可在不破壞零件的情況下，準(zhǔn)確地對(duì)物體的內(nèi)部形狀、壁厚，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，這是其他測(cè)量方式所難以做到的，而且對(duì)零件的材料沒(méi)有限制。但是，CT測(cè)量方法也存在著測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率低、獲取數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)、重建圖像計(jì)算量大、設(shè)備造價(jià)高的缺點(diǎn)。P.434.逐層切削照相測(cè)量 逐層切削照相測(cè)量是一種新興的斷層測(cè)量技術(shù)。它以極小的厚度去逐層切削實(shí)物（最小可達(dá)士0.01mm)，并對(duì)每一斷面進(jìn)行照相，獲取截面圖像數(shù)據(jù)，其測(cè)量精度

23、達(dá)士0.02mm，是目前斷層測(cè)量精度最髙的方法，且成本較低，與工業(yè)CT相比，價(jià)格便宜70%80%，但它的致命缺點(diǎn)是破壞了零件。P.445.核磁共振（MRI)法 磁共振成像技術(shù)（MRI)也稱為核磁共振。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是核物理學(xué)的磁共振理論，是20世紀(jì)70年代末以后發(fā)展起來(lái)的一種新式醫(yī)療診斷影像技術(shù)。其基本原理是用磁場(chǎng)來(lái)標(biāo)定人體某層面的空間位置，然后用射頻脈沖序列照射，當(dāng)被激發(fā)的核在動(dòng)態(tài)過(guò)程中自動(dòng)恢復(fù)到靜態(tài)場(chǎng)的平衡時(shí)，把吸收的能量發(fā)射出來(lái)，然后利用線圈來(lái)檢測(cè)這種信號(hào)，信號(hào)輸人計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像。它能深人物體內(nèi)部且不破壞物體，對(duì)生物沒(méi)有損害，在醫(yī)療上具有廣泛應(yīng)用。但其不足之處在于

24、造價(jià)極為昂貴，空間分辨率不及CT，且目前對(duì)非生物材料（比如金屬材料）不適用。P.45三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種通用的三維長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器，是由三個(gè)相互垂直的測(cè)量軸和各自的長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)組成的機(jī)械主體，結(jié)合測(cè)頭系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等構(gòu)成坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的主要系統(tǒng)元件，測(cè)量時(shí)把被測(cè)件置于測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間中，通過(guò)機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)傳感器即測(cè)頭實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量空間內(nèi)任意位置的被測(cè)點(diǎn)的瞄準(zhǔn)，當(dāng)瞄準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)測(cè)頭即發(fā)出讀數(shù)信號(hào)，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)就可得到被測(cè)點(diǎn)的幾何坐標(biāo)值，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算求出待測(cè)的幾何尺寸和相互位置關(guān)系。P.46P.47P.48P.49激光三角測(cè)量技術(shù) 激光三角形法是一種比

25、較傳統(tǒng)的測(cè)量方法，近年來(lái)，它在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。與其他非接觸式測(cè)量方法相比，具有大的偏置距離和大的測(cè)量范圍，對(duì)待測(cè)表面要求較低，不僅適合小件物體的輪廓測(cè)量也非常適合大型物體的形貌體積測(cè)量，而且測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，維護(hù)也非常方便，是一種高速、高效、高精度的并具有廣闊應(yīng)用前景的非接觸式測(cè)量方法。P.50 激光三角形法是目前最成熟，也是應(yīng)用最廣泛的一種非接觸式測(cè)量方法。激光三角形法的基本原理是利用具有規(guī)則幾何形狀的激光束或模擬探針沿樣品表面連續(xù)掃描，被測(cè)表面形成的漫反射光點(diǎn)（光帶）在光路中安置的圖像傳感器上成像，按照三角形原理，測(cè)出被測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)P.51P.52P.53P.54 激光

26、三角形法測(cè)量速度快、精度高。激光掃描被測(cè)物體既可以是硬質(zhì)工件也可以是柔軟樣件。其缺點(diǎn)是對(duì)被測(cè)表面粗糙度、漫反射率和傾角過(guò)于敏感，存在“陰影效應(yīng)”，限制了探頭的適用范圍；不能測(cè)量激光照射不到的位置，對(duì)突變的臺(tái)階和深孔結(jié)構(gòu)易于發(fā)生數(shù)據(jù)丟失；掃描得到的數(shù)據(jù)量較大，需經(jīng)過(guò)專門的逆向工程數(shù)據(jù)處理軟件建立曲面模型，且曲面邊緣和結(jié)合部分的數(shù)據(jù)需人工修整。P.55雙目立體視覺(jué)測(cè)量技術(shù)1.光學(xué)三角法 光學(xué)三角法是以傳統(tǒng)幾何學(xué)中的三角測(cè)量為基礎(chǔ)，用光學(xué)三角測(cè)距原理構(gòu)成多種多樣的視覺(jué)傳感器，主要分為點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法、線結(jié)構(gòu)光法和編碼面結(jié)構(gòu)光法。P.56 點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法激光器投射一個(gè)光點(diǎn)到待測(cè)物體表面，被測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)可由投射

27、光束的空間位置和被測(cè)點(diǎn)成像位置所決定的視線空間位置計(jì)算得到。由于每次只有一點(diǎn)被測(cè)量，為了形成完整的三維面形，必須有附加的二維掃描。它的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)處理比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是需對(duì)光束作二維方向的掃描。P.57 線結(jié)構(gòu)光法系統(tǒng)由線光源和面陣CCD攝像機(jī)組成。線光源產(chǎn)生一個(gè)光平面，投射到被測(cè)物體表面而形成一條光帶。根據(jù)上述同樣的原理，被光源照明的物體上各點(diǎn)的三維位置可通過(guò)圖像中在像平面上的坐標(biāo)以及光束平面的空間位置等參數(shù)得到。由于一次只能得到一條光帶上的三維數(shù)據(jù)，因此為獲得完整的三維面形，需要進(jìn)行一維掃描。與點(diǎn)結(jié)構(gòu)光法相比，其硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理所需的時(shí)間也較少。P.58 碼面結(jié)構(gòu)光法系統(tǒng)是由一投影儀

28、、一面陣CCD組成。結(jié)構(gòu)光照明系統(tǒng)投射一個(gè)二維圖形（該圖形可以是多種形式）到待測(cè)物體表面，如將一幅網(wǎng)格狀圖案的光束投射到物體表面，三維面形同樣可通過(guò)三角法計(jì)算得到。它的特點(diǎn)是不需掃描，適合動(dòng)態(tài)測(cè)量?？傊?，三角法精度很高，但攝像機(jī)可能接收不到部分照明區(qū)，造成部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失。P.592.成像雷達(dá)法 成像雷達(dá)法的測(cè)量原理基于飛行時(shí)間法（time-of-light)。飛行時(shí)間法利用波源發(fā)射光波測(cè)量信號(hào)，通過(guò)計(jì)算待測(cè)物體反射回來(lái)的時(shí)間差得到至一物體的距離，根據(jù)發(fā)射波和接收波的相位變化，可得到待測(cè)物的輪廓深度，也可以利用相位分割的方式提升返回信號(hào)的解析度，目前也有配合外差干涉技術(shù)的激光多普勒位移器，精度相當(dāng)高。這一方法的特點(diǎn)是在大范圍內(nèi)仍可保持較高的精度，但測(cè)量速度慢，且造價(jià)高。P.603. Moire條紋法 Moire條紋法是光源發(fā)出的光線通過(guò)光柵投射到待測(cè)景物表面，其反射光回到光柵處與新的發(fā)射光產(chǎn)生干涉，從而在接收器上獲得Moire條紋。Moire條紋本身可看成是一種距離的增量編碼，通過(guò)對(duì)Moire條紋的分析和檢測(cè)可以獲得物體表面的深度圖。其系統(tǒng)的精度主要取決于光學(xué)光柵的精度和圖像特征的提取精度。P.614.聚焦法 聚焦法的工作原理是通過(guò)將激光