逆向工程(Reverse Engineering,RE)也称反求工程,是一种工件再设计技术过程,是对于目标工件进行逆向研究和分析,同时得到该工件的制造装配流程、组织架构、功能特性,以及参数规格等设计因素,然后经过修改、加工、设计,以制作功能或外形形似,但又不完全一样的工件。同时,也会运用到复杂零部件或是大型尺寸工件的尺寸、外形检测、误差分析等应用。广义的逆向工程师针对已有的工件,吸收其工件的设计、管理和制造等诸多方面技术的分析手段、技术和方法的综合,其研究目标是工件实物、软件及影像。狭义上的逆向工程是指采用三维测量设备(如:激光测量仪)对其工件进行数据的采集,并将采集到的原始点云数据通过反向建模技术重新构造出零件的三维尺寸,同时在此基础之上,进行创新和加工。目前,随着三维测量技术的发展,逆向工程广泛应用在汽车、机械、家电、医学、文物和地质勘探领域。
三维测量方式按原理可分为接触式三维测量和非接触式三维测量两类。接触式三维测量仪基于力触发原理测量三维点云数据,典型设备是三坐标测量仪(CMM)。对于某些简单结构或是常用材料,亦或是要求高精度测量时常选用接触式测量方法。但对于大型复杂锻铸件或一般小型工件,表面深度变化不大,精度要求不高,表面柔软工件时,应当以非接触式测量方法为主。接触式测量可按触发方式分为触发式和连续式两类,连续式常用于测量工件的轮廓曲线。非触发测量方法按照原理可分为光学和非光学测量两类。
市场上常见的非接触测量仪主要采用激光三角形法测量,其精度一般能达到±5μm,采用结构光法的测量仪精度一般能达到±1μm~±3μm。非接触式测量是基于光学、声学和电磁学原理,通过算法将物理模拟量转化为三维点云,是一种快速捕捉工件表面或物体三维信息的技术。在采集大型复杂锻铸件的点云数据时,由于3D激光扫描仪自身的缺陷和人为干扰等原因,在采集到的点云数据中往往含有大量数据噪点。为了保证测量精度的同时,又能保证零部件的形貌数据完整,必须先对原始点云数据进行去噪和光顺处理。然而对锻铸件的三维点云数据处理的研究相对滞后,点云数据去噪和光顺一直是人们研究的重点。
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