Pro E逆向工程

1、Pro/ENGINEER wildfire4.0逆向工程劉曉宇中國(guó)鐵道出版社出版發(fā)行內(nèi)容提要本書(shū)根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究人員、技術(shù)人員及作者的研究成果結(jié)合工程實(shí)際寫(xiě)作而成。書(shū)中首先綜合歸納了逆向工程技術(shù)研究和應(yīng)用的最新進(jìn)展，簡(jiǎn)單介紹了數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、特征提取、模型重構(gòu)等逆向工程關(guān)鍵技術(shù)的理論基礎(chǔ)、原理方法和技術(shù)狀況。而后著重講解了Pro/Engineer野火4.0中文版軟件系統(tǒng)的逆向工程模塊獨(dú)立幾何、小平面特征和重新造型。本書(shū)從逆向工程實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，以典型的實(shí)例操作為導(dǎo)向，注重理論性和應(yīng)用性的結(jié)合，詳細(xì)介紹了在Pro/Engineer野火4.0中文版軟件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)模型重構(gòu)的過(guò)程和方法。隨書(shū)光盤(pán)

2、包含了書(shū)中所有實(shí)例的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、part文件以及關(guān)鍵步驟的視頻文件，以便讀者更好、更快、更全面的理解和掌握逆向工程的原理和反求方法。本書(shū)資料全、系統(tǒng)性強(qiáng)，可供高等工科院校的機(jī)械、工業(yè)設(shè)計(jì)、CAD/CAM等專(zhuān)業(yè)的教師或?qū)W生的教、學(xué)參考，也可為以Pro/Engineer野火4.0軟件系統(tǒng)為工具的工業(yè)設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)參考。內(nèi)容導(dǎo)讀 想了解和掌握逆向工程相關(guān)概念和關(guān)鍵技術(shù)的高年級(jí)本科生或研究生第1章：介紹逆向工程的定義、分類(lèi)、應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展?fàn)顩r等，并介紹了常用逆向工程軟件系統(tǒng)。使讀者初步了解逆向工程的相關(guān)概念。想了解Pro/E野火4.0版本相關(guān)模塊應(yīng)用的Pro/E初學(xué)者第2章： 介紹了逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)

3、量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、特征提取、曲面重構(gòu)等技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r。使讀者對(duì)逆向工程有更全面的認(rèn)識(shí)，提高理論深度。并講解了Pro/ENGINEER野火4.0各模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 想了解和掌握Pro/E野火4.0版本逆向工程模塊應(yīng)用的技術(shù)人員。第35章：介紹Pro/ENGINEER野火4.0逆向工程模塊獨(dú)立幾何、小平面特征和重新造型。 想熟練掌握Pro/E野火4.0版本逆向工程模塊應(yīng)用的工程技術(shù)人員、培訓(xùn)班以及大中專(zhuān)院校學(xué)生第611章： 通過(guò)實(shí)例對(duì)本書(shū)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)、提高、融會(huì)貫通。概念解讀 逆向工程（逆向工程（Reverse Engineering） 相對(duì)正向設(shè)計(jì)而定義，它是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，

4、是從實(shí)物模型到電子模型或理論概念的一個(gè)反向推理、挖掘、優(yōu)化的系統(tǒng)過(guò)程，在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。逆向工程也稱(chēng)反求工程，它的意義不僅僅在于消化吸收并改進(jìn)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，更應(yīng)該體現(xiàn)在在逆向反求的過(guò)程中接納先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和制造理念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理論和思想上的創(chuàng)新，這對(duì)于我國(guó)科技進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展才具有更為重要的意義。正向、逆向區(qū)別 正向設(shè)計(jì)流程 逆向反求流程逆向工程的分類(lèi)逆向反求技術(shù)包括幾何逆向反求、材料逆向反求、工藝逆向反求等 所謂幾何反求就是根據(jù)實(shí)物樣品的表面輪廓的數(shù)字化信息反求出樣件的CAD模型。針對(duì)不同的反求對(duì)象，幾何反求可根據(jù)實(shí)物、軟件以及影像等信息實(shí)現(xiàn)模型重構(gòu)。 實(shí)物反求在已有實(shí)物條件下，

5、通過(guò)試驗(yàn)、測(cè)繪和分折，提取提出重構(gòu)所需關(guān)鍵點(diǎn)、線、面等信息，結(jié)合曲面構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)模型再現(xiàn)，在逆向反求的過(guò)程中理解并吸收其結(jié)構(gòu)、功能、材質(zhì)、精度、工藝方案以及設(shè)計(jì)規(guī)范等多方面信息。實(shí)物逆向?qū)ο罂梢允钦麢C(jī)、部件、組件和零件。 軟件反求產(chǎn)品樣本的技術(shù)文件、設(shè)計(jì)書(shū)、使用說(shuō)明書(shū)、圖紙、有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和質(zhì)量保證手冊(cè)等均稱(chēng)為技術(shù)軟件。通過(guò)對(duì)樣件的技術(shù)軟件來(lái)分析研究，提取出產(chǎn)品樣件的設(shè)計(jì)參數(shù)和思路來(lái)完成產(chǎn)品反求，稱(chēng)之為軟件反求。軟件反求中有3類(lèi)情況：既有實(shí)物，又有全套技術(shù)軟件；有實(shí)物而無(wú)技術(shù)軟件；無(wú)實(shí)物，僅有全套或部分技術(shù)軟件。 影像反求根據(jù)產(chǎn)品數(shù)字化圖片或影視畫(huà)面提供的幾何維度和色彩維度信息，實(shí)現(xiàn)

6、模型重構(gòu)，稱(chēng)為影像反求。影像反求是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)新過(guò)程，目前還未形成相對(duì)成熟的技術(shù)。一般要利用透視變換和透視投影形成不同透視圖，從外形、尺寸、比例和顏色等信息中提取幾何參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模型幾何以及色彩維度的反求。單色CAD模型彩色CAD模型逆向工程學(xué)科輻射逆向工程是一門(mén)涉及光學(xué)、電子、自動(dòng)控制、機(jī)械、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理，微分幾何，計(jì)算幾何、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、軟件工程等多門(mén)學(xué)科的綜合性CAD技術(shù)， 逆向工程應(yīng)用領(lǐng)域 新產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)在完善產(chǎn)品的同時(shí)，將工業(yè)美學(xué)設(shè)計(jì)逐漸納入創(chuàng)新設(shè)計(jì)的范疇，使產(chǎn)品朝著美觀化、藝術(shù)化的方向發(fā)展。在汽車(chē)、飛機(jī)等產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)中，首先由外形設(shè)計(jì)師使用油

7、泥、木?；蚺菽芰献龀僧a(chǎn)品的比例模型，易于從審美角度評(píng)價(jià)并確定產(chǎn)品的外形，然后通過(guò)逆向工程技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為CAD模型，進(jìn)而得到精確的數(shù)字定義。這樣不但可以充分利用CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，還能適應(yīng)智能化、集成化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的信息交換需求。汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程 產(chǎn)品的仿制和改型設(shè)計(jì)利用逆向工程技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，重建與實(shí)物相符的CAD模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的操作。如模型修改、零件設(shè)計(jì)、有限元分析、誤差分析、數(shù)控加工指令生成等，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的仿制和改進(jìn)。 產(chǎn)品仿制樣件點(diǎn)云CAD模型 損壞或磨損零件的還原利用逆向工程技術(shù)可從破損的零部件中提取出相應(yīng)的特征或特征參數(shù)，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，或從表面數(shù)據(jù)中

8、獲取特征信息對(duì)其進(jìn)行面貌恢復(fù)以及其結(jié)構(gòu)的推算。圖中所示為英國(guó)、希臘、美國(guó)科學(xué)家組成的聯(lián)合研究小組運(yùn)用三維X光斷層攝影技術(shù)和高分辨率的表面成像技術(shù)對(duì)具有2100年歷史的超級(jí)“天文計(jì)算機(jī)”進(jìn)行反求所得到的外部形狀。2100 年 前 的 天 文 計(jì) 算 機(jī) 快速模具制造逆向工程技術(shù)在快速模具制造中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是以樣本模具為對(duì)象。對(duì)己符合要求的模具進(jìn)行測(cè)量，重建其CAD模型，并在此基礎(chǔ)上生成加工程序。這樣可以提高模具的生成效率，降低模具的制造成本。另一種情況是以實(shí)物零件為對(duì)象，逆向反求其幾何CAD模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 CAD模型樣 件 文物的保護(hù)和監(jiān)測(cè)大型的戶外文物（如：洛

9、陽(yáng)龍門(mén)石窟）常年風(fēng)吹日曬，容易發(fā)生風(fēng)化而遭破壞。利用逆向工程技術(shù)定期對(duì)其進(jìn)行測(cè)量掃描，把表面數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行模型重構(gòu)，通過(guò)兩次模型的比較，找出風(fēng)化破壞點(diǎn)，從而制定相應(yīng)的保護(hù)措施，或者進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)，使其保持原樣。CAD模型 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)合CT、MRI等先進(jìn)的醫(yī)學(xué)技術(shù)，逆向工程可以根據(jù)人體骨骼和關(guān)節(jié)的形狀進(jìn)行假肢的設(shè)計(jì)和制造。通過(guò)對(duì)人體表面輪廓測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)，建立人體幾何模型，從而制造出與表面輪廓相適應(yīng)的特種服裝，如：頭盔，座椅以及航空宇航領(lǐng)域中，宇航服裝的制造等。逆向工程方法與快速原型制造技術(shù)在醫(yī)學(xué)上也有應(yīng)用，如外科手術(shù)植入和修復(fù)設(shè)計(jì)等。 CAE模型分析 將實(shí)物零件轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)的產(chǎn)

10、品數(shù)字模型，以便充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）技術(shù)對(duì)其進(jìn)行模擬仿真分析，評(píng)估其性能指標(biāo)，是逆向工程的一個(gè)新的發(fā)展方向。對(duì)于加工后的零部件，進(jìn)行掃描測(cè)量，利用逆向工程中的曲面重構(gòu)技術(shù)構(gòu)造CAD模型，將該模型與原始設(shè)計(jì)的幾何模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，可以檢測(cè)制造誤差，提高檢測(cè)精度。另外，借助工業(yè)CT技術(shù)，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形狀，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、定位物體的內(nèi)部缺陷，從而為工業(yè)產(chǎn)品無(wú)損探傷的重要手段。逆向工程解決方案 點(diǎn)、線、面利用點(diǎn)數(shù)據(jù)和邊界曲線建構(gòu)曲面是逆向工程特有的曲面建構(gòu)方法。該方案首先從數(shù)據(jù)點(diǎn)云中提取原始物體的截面線、特征線或邊界線點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后采用掃成、蒙面、裁剪等一

11、系列常規(guī)曲面構(gòu)造方法，得到主要以NURBS曲面表示的產(chǎn)品CAD模型。這是一種準(zhǔn)逆向工程的思路，自動(dòng)化程度較低且需要較多的人工干預(yù)，但得到的重構(gòu)模型比較符合原始產(chǎn)品 點(diǎn)云邊界線CAD模型 完全逆向工程的做法即由點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接反求CAD模型。目前的研究主要以反求曲面模型為主，通常有兩種表達(dá)方式：一種是用三角Bezier曲面片來(lái)逼近模型，另外一種是用NURBS曲面表示，通過(guò)用戶指定重構(gòu)曲面的次數(shù)和范圍，自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)分割，由點(diǎn)云數(shù)據(jù)反求NURBS曲面的控制頂點(diǎn)。這種方法計(jì)算耗費(fèi)大，數(shù)據(jù)的噪聲以及參數(shù)分割的好壞對(duì)重構(gòu)后曲面的質(zhì)量和光順度有較大的影響。與準(zhǔn)逆向工程的解決方法相比，此方法雖然自動(dòng)化程度較高，但

12、有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反求曲面與期望值有較大偏差的情況。 點(diǎn)云三角面（模型著色）（線框顯示） 反向提取與正向設(shè)計(jì)結(jié)合直接由點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取模型的特征參數(shù)，并將其表達(dá)成為目前CADCAM商業(yè)軟件能夠讀取的文件格式，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)接口導(dǎo)入Pro/E等通用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行正向設(shè)計(jì)。利用專(zhuān)業(yè)CAD軟件系統(tǒng)強(qiáng)大的曲面及曲面編輯功能完成建模，實(shí)現(xiàn)正向和逆向的集成，這將極大地縮短逆向工程技術(shù)進(jìn)程。國(guó)外計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)表明：企業(yè)解決前進(jìn)中的難題并取得顯著的效益，很多是從集成應(yīng)用中得到的，而不是單項(xiàng)應(yīng)用的成果。圖中所示為通過(guò)計(jì)算機(jī)編程從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取出模型特征參數(shù)，并利用CAD軟件完成模型重構(gòu)。

13、特征數(shù)據(jù)點(diǎn)CAD模型逆向工程關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)的確立需要核心，核心技術(shù)需要支持。但凡穩(wěn)定成熟的系統(tǒng)都是在核心技術(shù)的支撐下充分整合輔助單元，使其綜合成為一個(gè)系統(tǒng)終端，針對(duì)任務(wù)，優(yōu)化分析并給予最優(yōu)解決方案。逆向工程以數(shù)據(jù)為對(duì)象，數(shù)學(xué)方法為工具，結(jié)合先進(jìn)軟件技術(shù)，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，提取特征，逆推數(shù)學(xué)模型，并最終完成逆向反求。逆向工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的學(xué)科廣而深，其關(guān)鍵技術(shù)集中體現(xiàn)在數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu)三個(gè)方面。數(shù)據(jù)測(cè)量即借助工具獲取參數(shù)，按一定規(guī)則度參數(shù)以量并系列化。逆向工程中數(shù)據(jù)測(cè)量是指，利用測(cè)量設(shè)備獲取樣件表面輪廓信息。測(cè)量技術(shù)中的測(cè)量設(shè)備分成二維和三維兩類(lèi)。二維測(cè)量設(shè)備基于成像技術(shù)，比

14、如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字視頻照相機(jī)和桌面掃描設(shè)備等。三維測(cè)量設(shè)備能夠測(cè)量和提供被測(cè)量物體的三維深度信息而更適合于幾何逆向反求。數(shù)據(jù)測(cè)量方法主要分為接觸式測(cè)量方法和非接觸式測(cè)量方法。 接觸式數(shù)據(jù)測(cè)量方法 接觸式測(cè)量是指利用接觸式測(cè)量設(shè)備對(duì)實(shí)物外表面進(jìn)行測(cè)量。如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x （CMM），它是利用傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量頭在工件上的快速移動(dòng)，從而快速記錄下路徑點(diǎn)的坐標(biāo)值，具有較高精度，但這種方法測(cè)量速度較慢，而且對(duì)測(cè)頭不能觸及的表面是無(wú)法測(cè)量的，不易獲得連續(xù)的坐標(biāo)點(diǎn)，對(duì)軟質(zhì)材料如泡沫、橡膠、粘土等，適應(yīng)性差 接觸式測(cè)量探頭掃描式探頭 非接觸式數(shù)據(jù)測(cè)量方法 非接觸式數(shù)據(jù)測(cè)量方法主要運(yùn)用光學(xué)原理對(duì)曲面的三維形貌進(jìn)行快速

15、測(cè)量。相對(duì)于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量方法，其掃描速度可達(dá)到10000個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)/秒，掃描精度高、對(duì)細(xì)微部分的掃描精度也不受影響。而且，消除了因測(cè)量摩擦力和接觸壓力造成的測(cè)量誤差，避免了接觸式測(cè)頭與被測(cè)表面之間因曲率干涉而產(chǎn)生的偽劣點(diǎn)。光學(xué)測(cè)量?jī)x數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)處理是逆向工程的一項(xiàng)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，它決定了后續(xù)CAD模型重建過(guò)程能否方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行。不同的測(cè)量系統(tǒng)所得到的測(cè)量數(shù)據(jù)的格式有所不同，且?guī)缀跛械臏y(cè)量方式和測(cè)量系統(tǒng)都不可避免地存在誤差。因此，在進(jìn)行CAD重構(gòu)之前對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是必要的。數(shù)據(jù)處理過(guò)程主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、點(diǎn)云的拼合、噪聲過(guò)濾、特征提取、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)以及破洞修補(bǔ)等環(huán)節(jié)。 噪聲點(diǎn)的去除 產(chǎn)

16、品表面輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)是通過(guò)各種數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備獲得的，要實(shí)現(xiàn)實(shí)物原型的準(zhǔn)確構(gòu)建，測(cè)量數(shù)據(jù)必須精確。但無(wú)論是接觸式測(cè)量機(jī)還是非接觸式的測(cè)量機(jī)，由于實(shí)物樣件的表面粗糙度不同、測(cè)量中隨機(jī)誤差的存在、測(cè)量設(shè)備的標(biāo)定參數(shù)或測(cè)量環(huán)境變化等因素, 都不可避免地會(huì)引入數(shù)據(jù)誤差這些超差點(diǎn)或錯(cuò)誤點(diǎn)，一般稱(chēng)為噪聲點(diǎn)，它將直接造成后續(xù)CAD模型與參考實(shí)物之間存在差距，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的精度要求和性能要求 ，必須剔除。常用的去噪方法有人機(jī)交互法 、曲線檢查法、弦高差方法 等。 數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn) 測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在測(cè)量速度和測(cè)量精度領(lǐng)域，同時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)量也隨之增大，龐大的數(shù)據(jù)不但包含了全面的的實(shí)測(cè)物體的信息，同時(shí)冗余數(shù)據(jù)也占有

17、很大比例，對(duì)后續(xù)處理以及存儲(chǔ)、顯示、傳輸?shù)葮O為不利，處理時(shí)占用大量計(jì)算機(jī)資源。所以對(duì)測(cè)量的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)是十分必要的。 常用數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法有散亂數(shù)據(jù)的包圍法 、散亂數(shù)據(jù)的精確法 、掃描線數(shù)據(jù)精確法等包圍盒法原理圖最小距離法原理圖 數(shù)據(jù)平滑為了更好的降低或消除噪聲對(duì)后續(xù)建模質(zhì)量的影響，有必要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平滑濾波。常采用的數(shù)據(jù)平滑方法有高斯濾波、均值濾波和中值濾波等 高斯濾波均值濾波中值濾波原始數(shù)據(jù) 特征提取利用數(shù)學(xué)方法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取后構(gòu)造成特征線，利用點(diǎn)數(shù)據(jù)和邊界曲線建構(gòu)曲面是逆向工程特有的曲面建構(gòu)方法。在逆向工程中引入特征提取技術(shù)，對(duì)發(fā)展逆向工程理論具有重要的意義和價(jià)值，主

18、要體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）提高反求工程建模效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速反求；（2）提高反求工程建模精度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確建模；（3）提高反求模型的修改能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。圓柱點(diǎn)云提取特征計(jì)算參數(shù) 點(diǎn)云分割實(shí)物的曲面模型往往具有多個(gè)曲面特征，通常是由多張曲面組成的。如果利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接進(jìn)行曲面的擬合重構(gòu)，則會(huì)加大曲面模型的數(shù)學(xué)表示和擬合算法處理的難度。因此，目前逆向工程中一般是將數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分成具有單一幾何特征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行曲面重構(gòu)，也叫數(shù)據(jù)分割。關(guān)于測(cè)量數(shù)據(jù)的區(qū)域分割方法，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)此都進(jìn)行了研究。區(qū)域分割主要有基于邊、基于邊以及聚類(lèi)分割法?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)點(diǎn)聚類(lèi)曲面重構(gòu)在整個(gè)逆向工程中，產(chǎn)

19、品的三維幾何模型CAD重建是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。因?yàn)橹挥蝎@得了產(chǎn)品的CAD模型我們才能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品的加工制造、快速成型制造、虛擬仿真制造和進(jìn)行產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)等。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造中，微分幾何中的許多知識(shí)是基礎(chǔ)。曲線曲面的矢函數(shù)表示，曲線曲面上的切矢、法矢、二階導(dǎo)矢、曲率、切線（平面）、法線（平面）、等距線（面）等都是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造（CAD/CAM）技術(shù)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。在參數(shù)化曲面造型中，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，曲面重構(gòu)的方法也有所不同，主要分為以下兩大類(lèi)：（1）以三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的曲面重構(gòu)方法；（2）以B樣條曲線曲面為基礎(chǔ)的自由曲面重構(gòu)方法。Pro/ENGINEER

20、逆向模塊塊 Pro/ENGINEER是位于美國(guó)波斯頓的PTC公司于1988年開(kāi)發(fā)出參數(shù)化建模軟件系統(tǒng)，并于2008年1月全球發(fā)布推出Pro/ENGINEER 野火4.0版本。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航天、通訊、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、自行車(chē)、家電、玩具等行業(yè)。其所提供的獨(dú)立幾何、小平面特征和重新造型等模塊都可完成逆向反求工作。Pro/E逆向工程實(shí)現(xiàn)流程點(diǎn)云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析獨(dú)立幾何小平面特征重新造型其它掃描曲線型曲線型曲面CAD模型創(chuàng) 建修改數(shù)據(jù)處理包絡(luò)處理小平面處理創(chuàng)建曲線創(chuàng)建曲面修改 獨(dú)立幾何模塊 Pro/SCANTOOLS（獨(dú)立幾何）是一個(gè)完全集成于Pro/ENGINEER實(shí)體建模中的逆向曲面構(gòu)建

21、模塊，它可以接受有序點(diǎn)(掃描線數(shù)據(jù))，也可以接受散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)，且可以用來(lái)構(gòu)造非A級(jí)的自由曲面, 一般應(yīng)用于電器產(chǎn)品、汽車(chē)內(nèi)飾件、塑料件等行業(yè)。它是一種非參數(shù)化環(huán)境工具，屬于超級(jí)特征，與其它特征沒(méi)有父子關(guān)系。其可使用戶專(zhuān)注于模型的特定區(qū)域，并結(jié)合各種造型方法和工具來(lái)獲得期望的形狀和屬性。獨(dú)立幾何工作界面 小平面特征小平面建模(FacetFeature)是Pro/E逆向工程模塊的一部分，其基本原理是利用模型樣件的掃面點(diǎn)云中的每一點(diǎn)與其相鄰的兩點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)小三角形平面，用大量的小三角面表示曲面的大致形狀。在小平面特征環(huán)境中，可對(duì)原始點(diǎn)云進(jìn)行噪音點(diǎn)過(guò)濾、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、數(shù)據(jù)平滑以及特征點(diǎn)的提取等 “點(diǎn)”處理工

22、作。而后的包絡(luò)定義以及相關(guān)的小平面操作可以完成對(duì)“面”的操作處理。小平面特征工作界面 重新造型重新造型是一個(gè)逆向工程模式，用來(lái)在多面(小三角形平面)數(shù)據(jù)的頂部重建或構(gòu)造曲面CAD模型。重新造型多用于小平面特征之后，在小平面模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)造并調(diào)整曲面。 小平面特征重新造型曲面模型獨(dú)立幾何實(shí)例（視頻見(jiàn)光盤(pán)3-6.avi）創(chuàng)建曲面創(chuàng)建其它曲線修改后生成型曲線生成掃描曲線獨(dú)立幾何（剖面）點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)完成小平面特征實(shí)例（視頻見(jiàn)光盤(pán)4-2.avi）點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)處理后包絡(luò)處理刪除腹板破洞修補(bǔ)小平面精整小平面處理完成重新造型實(shí)例（視頻見(jiàn)光盤(pán)5-1.avi）小平面特征重新造型（自動(dòng)曲面）剖面曲線曲線編輯曲線完

23、成創(chuàng)建曲面曲面完成生成實(shí)體模型實(shí)例操作 回轉(zhuǎn)面模型重構(gòu)回轉(zhuǎn)曲面是指平面曲線c繞平面上一定直線旋轉(zhuǎn)一定角度所掃掠區(qū)域，稱(chēng)定直線為軸線，曲線為母線。據(jù)此可知回轉(zhuǎn)面重構(gòu)的關(guān)鍵在于從掃描線數(shù)據(jù)中提取回轉(zhuǎn)面的軸線位置及方向，以及母線數(shù)據(jù)點(diǎn)。軸線母線 掃描線數(shù)據(jù)點(diǎn)（視頻見(jiàn)光盤(pán)6-1.avi）掃描線數(shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)量創(chuàng)建基準(zhǔn)面創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸獨(dú)立幾何創(chuàng)建掃描曲線創(chuàng)建型曲線創(chuàng)建并分析曲面重構(gòu)完成 散亂點(diǎn)云（視頻見(jiàn)光盤(pán)6-2.avi）散亂點(diǎn)云小平面觀察析出母線母線修改創(chuàng)建型曲線型曲線分析提取軸線創(chuàng)建曲面 維納斯石膏像模型重構(gòu)（視頻見(jiàn)光盤(pán)7-1.avi）散亂點(diǎn)云刪除界外值修補(bǔ)破洞抽樣處理包絡(luò)處理小平面粗調(diào)小平面精調(diào)、處理重新造

24、型曲面片編輯重構(gòu)完成 紅茶飲料瓶掃描線點(diǎn)數(shù)據(jù)創(chuàng)建曲線曲線完成創(chuàng)建曲面曲面合并創(chuàng)建小特征曲面鏡像重構(gòu)完成 足球模型重構(gòu)（視頻見(jiàn)光盤(pán)9-1.avi、9-2.avi）點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取足球參數(shù)創(chuàng)建五邊形創(chuàng)建六邊形創(chuàng)建混合曲面創(chuàng)建球面曲面偏移曲面修剪模型裝配模型渲染 中國(guó)印模型重構(gòu) （視頻見(jiàn)光盤(pán)10-1.avi、10-2.avi）圖片插入跟蹤草繪勾勒曲線創(chuàng)建實(shí)體創(chuàng)建拉伸特征創(chuàng)建混合特征渲染特征印章完成 電熨斗模型重構(gòu)（視頻見(jiàn)光盤(pán)11-1.avi、11-2.avi、11-3.avi）小平面特征創(chuàng)建基準(zhǔn)重新造型創(chuàng)建曲線曲線創(chuàng)建完成創(chuàng)建造型曲面曲面合并曲面修剪 曲面創(chuàng)建完成圖片創(chuàng)建實(shí)體逆向工程發(fā)展趨勢(shì) 目前數(shù)據(jù)獲取中測(cè)量手段的應(yīng)用過(guò)程仍是一個(gè)孤立的行為，測(cè)量過(guò)程中對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和模型建立，甚至快速加