蘇州3D零件測(cè)繪、產(chǎn)品實(shí)物三維出圖、機(jī)械設(shè)計(jì)

無(wú)錫科泰工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事三維掃描，工業(yè)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品測(cè)繪，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，正逆向設(shè)計(jì),模具設(shè)計(jì)，三維逆向，無(wú)錫、蘇州、上海逆向設(shè)計(jì)等多類(lèi)型服務(wù)行業(yè)公司。

逆向設(shè)計(jì)過(guò)程是指設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品實(shí)物樣件表面進(jìn)行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的軟件來(lái)重新構(gòu)造實(shí)物的三維CAD模型（曲面模型重構(gòu)），并進(jìn)一步用CAD/CAE/CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析、再設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過(guò)程。逆向設(shè)計(jì)通常是應(yīng)用于產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計(jì)。

正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)

早期設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用正向設(shè)計(jì)的方法；這是一個(gè)從概念設(shè)計(jì)起步到CAD建模、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過(guò)程。

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的正向設(shè)計(jì)一般流程： 概念設(shè)計(jì) →CAD/CAM系統(tǒng) →制造系統(tǒng)→ 新產(chǎn)品。

但對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品，正向設(shè)計(jì)的方法顯示出了它的不足，設(shè)計(jì)過(guò)程難度系數(shù)大、周期較長(zhǎng)、成本高、產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)難。由于設(shè)計(jì)師無(wú)法完全預(yù)估產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)什么樣的狀況，如果每次因?yàn)橐恍┚植康膯?wèn)題而推倒整個(gè)產(chǎn)品重來(lái)，不管從時(shí)間上還是從成本上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向設(shè)計(jì)過(guò)程中所產(chǎn)生的局部問(wèn)題自然是好的，正是在這樣的背景下，自然發(fā)展并形成了逆向設(shè)計(jì)的方法。

逆向設(shè)計(jì)通常是根據(jù)正向設(shè)計(jì)概念所產(chǎn)生的產(chǎn)品原始模型或者已有產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行改良，通過(guò)對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的模型進(jìn)行直接的修改、試驗(yàn)和分析得到相對(duì)理想的結(jié)果，然后再根據(jù)修正后的模型或樣件通過(guò)掃描和造型等一系列方法得到最終的三維模型。

采用逆向設(shè)計(jì)的方法所得到的產(chǎn)品模型，因?yàn)槭怯袑?shí)際的模型參與各種試驗(yàn)因此得到的結(jié)果相對(duì)于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實(shí)，從而能迅速找到產(chǎn)品的優(yōu)異形態(tài)并縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，通常采用正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)結(jié)合使用。

逆向設(shè)計(jì)的流程示意

逆向設(shè)計(jì)的一般流程：

產(chǎn)品樣件 →數(shù)據(jù)采集→ 數(shù)據(jù)處理CAD/CAE/CAM系統(tǒng) → 模型重構(gòu) →制造系統(tǒng)→ 新產(chǎn)品。

在逆向設(shè)計(jì)的這些環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集(樣件的表面數(shù)字化)是進(jìn)行產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的第一步。一般而言，數(shù)據(jù)采集有接觸式與非接觸式兩種測(cè)量方式。

接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)頭的不同，可分為觸發(fā)式和連續(xù)式。應(yīng)用最廣泛的接觸式測(cè)量?jī)x器是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的高效精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它是有很強(qiáng)柔性的大型測(cè)量設(shè)備。接觸式測(cè)量對(duì)物體的表面的顏色和光照沒(méi)有要求，因此物體邊界的測(cè)量相對(duì)精確，但對(duì)軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢。

非接觸式測(cè)量根據(jù)原理的不同，可以分為三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計(jì)算機(jī)視覺(jué)法、激光干涉法、激光衍射法、CT測(cè)量法、MR測(cè)量法、超聲波法和層析法。通常使用非接觸式測(cè)量在采集實(shí)物模型的表面資料時(shí)，采集速度快，可形成“點(diǎn)云”資料，缺點(diǎn)是精度較低而且對(duì)樣件表面和光照有較高的要求。

數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將影響模型重構(gòu)的質(zhì)量。在此階段一般應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分塊、數(shù)據(jù)光順、三角化、數(shù)據(jù)優(yōu)化、多視拼合、噪聲濾波、拓?fù)浣ⅰ⑻卣魈崛〉裙ぷ鳌?/span>

模型重構(gòu)模型的重構(gòu)也就是通常所說(shuō)的逆向造型過(guò)程，重構(gòu)的方案目前主要有三種，每一種都有不同的適用場(chǎng)合：

1)以B-Spline或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法，

2)以三角Bezier曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法；

3)以多面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。

產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的產(chǎn)生與應(yīng)用

在飛機(jī)、汽車(chē)、工藝美術(shù)品和模具等行業(yè)的設(shè)計(jì)和制造中，通常是由復(fù)雜的自由曲面拼接而成，因此在概念設(shè)計(jì)階段難以用嚴(yán)密、統(tǒng)一的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述。這些產(chǎn)品的初始模型是通過(guò)對(duì)事先制造出的木制或泥制模型來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)生的。近年來(lái)，逆向設(shè)計(jì)法在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中形成并逐漸走向成熟。

由于產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計(jì)有起點(diǎn)低、成本低、周期短、易改型、易創(chuàng)新等特性，自出現(xiàn)以來(lái)便受到了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)師的關(guān)注。目前該技術(shù)在下面幾方面得到了廣泛應(yīng)用：

a．用于汽車(chē)、摩托車(chē)等具有較復(fù)雜曲面外型產(chǎn)品的修復(fù)與改型設(shè)計(jì)中；

b．用于設(shè)計(jì)與制造個(gè)性化的產(chǎn)品，如人體擬合、太空服裝設(shè)計(jì)、假肢設(shè)計(jì)等；

c．根據(jù)客戶(hù)樣件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)可使自動(dòng)化程度大大提高；

d．在樣件缺少圖形文件時(shí)，可用逆向設(shè)計(jì)來(lái)生成圖形文件：

e．在快速原形制造中逆向設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)原形產(chǎn)品的快速準(zhǔn)確建模并進(jìn)行重新設(shè)計(jì)；

f．用于對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬和仿真,代表軟件；

h. 對(duì)產(chǎn)品模型的受力情況進(jìn)行仿真；

g. 對(duì)注塑件進(jìn)行注塑分析;

幾種用于逆向設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件

國(guó)際市場(chǎng)有很多逆向設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件，如美國(guó)Imageware公司的imageware、英國(guó)Renishaw公司的TRACE、英國(guó)MDTV公司的STRIM and Surface Reconstruction、英國(guó)DelCAM公司的CopyCAD和美國(guó)Rain Drop公司的Geomagic。此外，一些CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)PTC公司的Pro/Engineer、德國(guó)Siemens PLM旗下的NX與法國(guó)達(dá)索公司的CATIA和Solidworks office premium等在其系統(tǒng)中也集成了可實(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的模塊，但與專(zhuān)業(yè)的逆向設(shè)計(jì)軟件比較，在功能上有較大局限性。例如：imageware逆向設(shè)計(jì)軟件可方便的實(shí)現(xiàn)下面幾項(xiàng)功能：

1)接受不同來(lái)源的掃描資料點(diǎn)的分析與處理。如CMM.Laser，sensors，Ultrasound等；

2)快速、準(zhǔn)確地將掃描點(diǎn)轉(zhuǎn)換成NURBS曲面；

3)對(duì)曲面模型的精度、品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)；

4)對(duì)曲線、曲面的形狀實(shí)現(xiàn)交互修改。在產(chǎn)品的曲面模型重建時(shí)。imageware不需經(jīng)過(guò)建造曲線來(lái)構(gòu)造曲面而是直接由掃描點(diǎn)來(lái)直接產(chǎn)生曲面；或采用建立周邊曲線再用該邊界與其內(nèi)部的掃描點(diǎn)群來(lái)產(chǎn)生曲面；也可首先在掃描點(diǎn)群中構(gòu)造NURBS曲線，再由曲線來(lái)產(chǎn)生曲面。 顯而易見(jiàn)，逆向設(shè)計(jì)和逆向工程是有區(qū)別的。  

逆向設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的一種高效的方法，在產(chǎn)品未成形之前對(duì)它進(jìn)行模擬、分析，上文已經(jīng)講得很清楚,比如：你要設(shè)計(jì)一段橋梁，想知道它的受力情況可以用逆向設(shè)計(jì)軟件來(lái)分析一下就知道了，這就是逆向設(shè)計(jì)。

逆向工程是對(duì)某一現(xiàn)有事物進(jìn)行研究，找到實(shí)現(xiàn)它的方法。比如寶馬7系的車(chē)子比較好，被外星人拿去研究看看怎么造出來(lái)的，這叫逆向工程。