日志
四大逆向工程軟件簡介
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以前該軟件主要被應(yīng)用于航空航天和汽車工業(yè),，因為這兩個領(lǐng)域?qū)諝鈩恿W(xué)性能要求很高,，在產(chǎn)品開發(fā)的開始階段就要認(rèn)真考慮空氣動力性,。常規(guī)的設(shè)計流程首先根據(jù)工業(yè)造型需要設(shè)計出結(jié)構(gòu)，制作出油泥模型之后將其送到風(fēng)洞實驗室去測量空氣動力學(xué)性能,，然后再根據(jù)實驗結(jié)果對模型進行反復(fù)修改直到獲得滿意結(jié)果為止,，如此所得到的最終油泥模型才是符合需要的模型。如何將油泥模型的外形精確地輸入計算機成為電子模型,，這就需要采用逆向工程軟件,。首先利用三坐標(biāo)測量儀器測出模型表面點陣數(shù)據(jù)，然后利用逆向工程軟件(例如：Imageware surfacer)進行處理即可獲得 class 1 曲面,。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步和消費水平的不斷提高,，其它許多行業(yè)也開始紛紛采用逆向工程軟件進行產(chǎn)品設(shè)計。以微軟公司生產(chǎn)的鼠標(biāo)器為例,，就其功能而言，只需要有三個按鍵就可以滿足使用需要,，但是,，怎樣才能讓鼠標(biāo)器的手感最好，而且經(jīng)過長時間使用也不易產(chǎn)生疲勞感卻是生產(chǎn)廠商需要認(rèn)真考慮的問題,。因此微軟公司首先根據(jù)人體工程學(xué)制作了幾個模型并交給使用者評估,，然后根據(jù)評估意見對模型直接進行修改，直至修改到大家都滿意為止,，最后再將模型數(shù)據(jù)利用逆向工程軟件 Imageware 生成 CAD 數(shù)據(jù),。當(dāng)產(chǎn)品推向市場后，由于外觀新穎,、曲線流暢,，再加上手感也很好，符合人體工程學(xué)原理,，因而迅速獲得用戶的廣泛認(rèn)可,，產(chǎn)品的市場占有率大幅度上升。
Imageware 逆向工程軟件的主要產(chǎn)品有：
Surfacer——逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具
Verdict——對測量數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)進行對比評估
Build it——提供實時測量能力,，驗證產(chǎn)品的制造性
RPM——生成快速成型數(shù)據(jù)
View——功能與 Verdict 相似,，主要用于提供三維報告
Imageware 采用 NURB 技術(shù)，軟件功能強大,，易于應(yīng)用,。Imageware 對硬件要求不高，可運行于各種平臺：UNIX 工作站,、PC 機均可,，操作系統(tǒng)可以是 UNIX、NT,、Windows95 及其它平臺,。
Imageware 由于在逆向工程方面具有技術(shù)先進性,，產(chǎn)品一經(jīng)推出就占領(lǐng)了很大市場分額，軟件收益正以 47% 的年速率快速增長,。
Surfacer 是 Imageware 的主要產(chǎn)品,，主要用來做逆向工程，它處理數(shù)據(jù)的流程遵循點——曲線——曲面原則,，流程簡單清晰,，軟件易于使用。其流程如下：
一,、點過程
讀入點陣數(shù)據(jù),。
Surfacer 可以接收幾乎所有的三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)，此外還可以接收其它格式,，例如：STL,、VDA 等。
將分離的點陣對齊在一起(如果需要),。
有時候由于零件形狀復(fù)雜,，一次掃描無法獲得全部的數(shù)據(jù)，或是零件較大無法一次掃描完成,，這就需要移動或旋轉(zhuǎn)零件,，這樣會得到很多單獨的點陣。Surfacer 可以利用諸如圓柱面,、球面,、平面等特殊的點信息將點陣準(zhǔn)確對齊。
對點陣進行判斷,，去除噪音點(即測量誤差點),。
由于受到測量工具及測量方式的限制，有時會出現(xiàn)一些噪音點,，Surfacer 有很多工具來對點陣進行判斷并去掉噪音點,，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。
通過可視化點陣觀察和判斷,，規(guī)劃如何創(chuàng)建曲面,。
一個零件，是由很多單獨的曲面構(gòu)成,，對于每一個曲面,，可根據(jù)特性判斷用用什么方式來構(gòu)成。例如,，如果曲面可以直接由點的網(wǎng)格生成,，就可以考慮直接采用這一片點陣；如果曲面需要采用多段曲線蒙皮,，就可以考慮截取點的分段,。提前作出規(guī)劃可以避免以后走彎路,。
根據(jù)需要創(chuàng)建點的網(wǎng)格或點的分段。
Surfacer 能提供很多種生成點的網(wǎng)格和點的分段工具,，這些工具使用起來靈活方便,，還可以一次生成多個點的分段。
二,、曲線創(chuàng)建過程
判斷和決定生成哪種類型的曲線,。
曲線可以是精確通過點陣的、也可以是很光順的(捕捉點陣代表的曲線主要形狀),，或介于兩者之間,。
創(chuàng)建曲線。
根據(jù)需要創(chuàng)建曲線,，可以改變控制點的數(shù)目來調(diào)整曲線,。控制點增多則形狀吻合度好,，控制點減少則曲線較為光順,。
診斷和修改曲線。
可以通過曲線的曲率來判斷曲線的光順性,，可以檢查曲線與點陣的吻合性，還可以改變曲線與其它曲線的連續(xù)性(連接,、相切,、曲率連續(xù))。Surfacer 提供很多工具來調(diào)整和修改曲線,。
三,、曲面創(chuàng)建過程
決定生成那種曲面。
同曲線一樣,，可以考慮生成更準(zhǔn)確的曲面,、更光順的曲面(例如 class 1 曲面)，或兩者兼顧,，可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需要來決定,。
創(chuàng)建曲面。
創(chuàng)建曲面的方法很多,，可以用點陣直接生成曲面(Fit free form),，可以用曲線通過蒙皮、掃掠,、四個邊界線等方法生成曲面,，也可以結(jié)合點陣和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其它例如園角,、過橋面等生成曲面,。
診斷和修改曲面,。
比較曲面與點陣的吻合程度，檢查曲面的光順性及與其它曲面的連續(xù)性,，同時可以進行修改,，例如可以讓曲面與點陣對齊，可以調(diào)整曲面的控制點讓曲面更光順,，或?qū)η孢M行重構(gòu)等處理,。
英國 Triumph Motorcycles 有限公司的設(shè)計工程師 Chris Chatburn 說：“利用 Surfacer 我們可以在更短的時間內(nèi)完成更多的設(shè)計循環(huán)次數(shù)，這樣可以讓我們減少 50% 的設(shè)計時間,�,！�
最新發(fā)布的 Surfacer 10.6 軟件將以下工作流程的高性能工具完整的集成到一起：
[彈性的曲面創(chuàng)建工具]：可以在一個彈性的設(shè)計環(huán)境里非常方便的直接從曲線、曲面,、或測量數(shù)據(jù)創(chuàng)建曲面,，支持貝茨爾(Bezier)和非均勻有理 B 樣條(NURBS)曲面兩種方法。用戶可以選擇適合的曲面方法,，通過結(jié)合兩種方法的優(yōu)點來獲益,。
[動態(tài)的曲面修改工具]：允許用戶在交互的方式下試探設(shè)計主題，立刻就可以看到是否美觀和思路是否符合工程觀念,。設(shè)計,、工程分析、制造的標(biāo)準(zhǔn)都通過精心的構(gòu)造過程考慮進去,，所以當(dāng)每次修改曲面時不需要 再重新校核標(biāo)準(zhǔn),。
[實時的曲面診斷工具]：可以提供諸如任意截面的連續(xù)性、曲面反射線情況,、高亮度線,、光譜圖、曲率云圖和園柱型光源照射下的反光圖等多種方法,，在設(shè)計的任何時候都可以查出曲面缺陷,。
[有效的曲面連續(xù)性管理工具]：在復(fù)雜的曲面縫補等情況下，即使曲面進行了移動修改等操作,，也能保證曲面同與之相連的曲面間的曲率連續(xù),，避免了乏味的手工再調(diào)整過程。
[強大的處理掃描數(shù)據(jù)能力]：根據(jù) Rainbow 圖法(相當(dāng)于假設(shè)雨水從上面落下,，由于形狀差異導(dǎo)致雨水流速差異),、曲率大小變化云圖法(對于一個完全光順的 class 1 曲面，相當(dāng)于曲率大小變化為零,，對于兩個不同曲面,，此值會不同)將掃描數(shù)據(jù)分開，這樣可以很快地捕捉產(chǎn)品的主要特征，并迅速建立各個相應(yīng)曲面,，避免了費事的分析和處理,。
正是由于 Imageware 在計算機輔助曲面檢查、曲面造型及快速樣件等方面具有其它軟件無可匹敵的強大功能,，使它當(dāng)之無愧的成為逆向工程領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,。
由美國 Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三維檢測軟件 Geomagic Studio 可輕易地從掃描所得的點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并可自動轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面,。該軟件也是除了 Imageware 以外應(yīng)用最為廣泛的逆向工程軟件,。
Geomagic Studio 主要包括 Qualify、Shape,、Wrap,、Decimate、Capture 五個模塊,。主要功能包括：
自動將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形(Polygons)
快速減少多邊形數(shù)目(Decimate)
把多邊形轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面
曲面分析(公差分析等)
輸出與 CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS,、STL、DXF等)
1.從CAD數(shù)模得到的產(chǎn)品模型
2.將CAD模型讀入 Geomagic Studio
3.CAD 設(shè)計模型與從實際模型掃描所得的點云數(shù)據(jù)(不同坐標(biāo)系)
4.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對合
5.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對齊
6.誤差以彩色圖形直觀顯示
7.用戶可標(biāo)出任意點誤差
8. Qualify 的結(jié)果可以輸出為 HTML 格式
CopyCAD 是由英國 DELCAM 公司出品的功能強大的逆向工程系統(tǒng)軟件,，它能允許從已存在的零件或?qū)嶓w模型中產(chǎn)生三維CAD模型,。該軟件為來自數(shù)字化數(shù)據(jù)的 CAD 曲面的產(chǎn)生提供了復(fù)雜的工具。CopyCAD 能夠接受來自坐標(biāo)測量機床的數(shù)據(jù),，同時跟蹤機床和激光掃描器,。
CopyCAD 簡單的用戶界面允許用戶在盡可能短的時間內(nèi)進行生產(chǎn)，并且能夠快速掌握其功能,，既使對于初次使用者也能做到這點,。使用 CopyCAD 的用戶將能夠快速編輯數(shù)字化數(shù)據(jù)，產(chǎn)生具有高質(zhì)量的復(fù)雜曲面,。該軟件系統(tǒng)可以完全控制曲面邊界的選取，然后根據(jù)設(shè)定的公差能夠自動產(chǎn)生光滑的多塊曲面 ,，同時,，CopyCAD 還能夠確保在連接曲面之間的正切的連續(xù)性。
該軟件的主要功能如下：
數(shù)字化點數(shù)據(jù)輸入
DUCT 圖形和三角模型文件
CNC 坐標(biāo)測量機床
分隔的 ASCII 碼和 NC 文件
激光掃描器,、三維掃描器和 SCANTRON
PC ArtCAM
Renishaw MOD 文件
點操作
能夠進行相加,、相減、刪除,、移動以及點的隱藏和標(biāo)記等點編輯
能夠為測量探針大小對模型的三維偏置進行補償
能夠進行模型的轉(zhuǎn)換,、縮放、旋轉(zhuǎn)和鏡像等模型轉(zhuǎn)換
能夠?qū)ζ矫�,、多邊形或其它模型進行模型裁剪
三角測量
在用戶定義的公差和選項內(nèi)的數(shù)字化模型的三角測量,，包括：
① 原始的——法線設(shè)置
② 尖銳——尖銳特征強化
③ 特征匹配——來自點法線數(shù)據(jù)的特征
④ 關(guān)閉三角測量——為了快速繪圖可以關(guān)閉模型
特征線的產(chǎn)生
邊界——轉(zhuǎn)換模型外邊緣為特征線
間斷——為找到簡單的特征(如凸出和凹下)而探測數(shù)據(jù)里的尖銳邊緣
能夠轉(zhuǎn)換數(shù)字化掃描線為特征線
輸入的數(shù)據(jù)——能夠從點文件中摘錄多線條和樣條曲線
曲面構(gòu)造
通過在三角測量模型上跟蹤直線產(chǎn)生多樣化曲面
在連接的曲面之間，用已存在的曲面定義帶有選項的正切連續(xù)性的邊界
使用特征線指導(dǎo)和加快曲面定義
曲面錯誤檢查
比較曲面與數(shù)字化點數(shù)據(jù)
報告最大限、中間值和標(biāo)準(zhǔn)值的錯誤背離
錯誤圖形形象地顯示變化
輸出
IGES,、CADDS4X
STL ASCII 碼和二進制
DUCT 圖形,、三角模型和曲面
分隔的 ASCII 碼
RapidForm 是韓國 INUS 公司出品的全球四大逆向工程軟件之一，RapidForm 提供了新一代運算模式,，可實時將點云數(shù)據(jù)運算出無接縫的多邊形曲面,，使它成為 3D Scan 后處理之最佳化的接口。RapidForm 也將使您的工作效率提升,，使 3D 掃描設(shè)備的運用范圍擴大,，改善掃描品質(zhì)。
多點云數(shù)據(jù)管理介面
高級光學(xué) 3D 掃描儀會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)(可達 100,000 ～ 200,000點),，由于數(shù)據(jù)非常龐大,，因此需要昂貴的電腦硬件才可以運算，現(xiàn)在 RapidForm 提供記憶管理技術(shù)(使用更少的系統(tǒng)資源)可縮短您處理數(shù)據(jù)的時間,。
多點云處理技術(shù)
可以迅速處理龐大的點云數(shù)據(jù),，不論是稀疏的點云還是跳點都可以輕易地轉(zhuǎn)換成非常好的點云， RapidForm 提供過濾點云工具以及分析表面偏差的技術(shù)來消除 3D 掃描儀所產(chǎn)生的不良點云,。
快速點云轉(zhuǎn)換成多邊形曲面的計算法
在所有逆向工程軟件中,，RapidForm 提供一個特別的計算技術(shù)，針對 3D 及 2D 處理是同類型計算,，軟件提供了一個最快最可靠的計算方法,，可以將點云快速計算出多邊形曲面。RapidForm 能處理無順序排列的點數(shù)據(jù)以及有順序排列的點數(shù)據(jù),。
彩色點云數(shù)據(jù)處理
RapidForm 支持彩色 3D 掃描儀,，可以生成最佳化的多邊形，并將顏色信息映像在多邊形模型中,。在曲面設(shè)計過程中,，顏色信息將完整保存，也可以運用 RP 成型機制作出有顏色信息的模型,。RapidForm 也提供上色功能,，通過實時上色編輯工具，使用者可以直接對模型編輯自己喜歡的顏色,。
點云合并功能
多個點掃描數(shù)據(jù)有可能經(jīng)手動方式將特殊的點云加以合并,，當(dāng)然，RapidForm 也提供一技術(shù),，使用者可以方便地對點云數(shù)據(jù)進行各種各樣的合并,。
注：Roland 模具加工機隨機所附的 PixForm 軟件為 RapidForm 的 OEM 軟件.
