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逆向设计(产品三维扫描)

逆向设计过程是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理),并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型(曲面模型重构),并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。逆向设计通常是应用于产品外观表面的设计。
 
产品造型设计的正向设计一般流程: 概念设计 →CAD/CAM系统 →制造系统→ 新产品。
但对于复杂的产品,正向设计的方法显示出了它的不足,设计过程难度系数大、周期较长、成本高、产品研制开发难。由于设计师无法完全预估产品在设计过程中会出现什么样的状况,如果每次因为一些局部的问题而推倒整个产品重来,不管从时间上还是从成本上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向设计过程中所产生的局部问题自然是好的,正是在这样的背景下,自然发展并形成了逆向设计的方法。
 
逆向设计的一般流程:
产品样件 →数据采集→ 数据处理CAD/CAE/CAM系统 → 模型重构 →制造系统→ 新产品。
在逆向设计的这些环节中,数据采集、数据处理、模型重构是产品逆向设计的三大关键环节。
 
国际市场有很多逆向设计的应用软件,如美国Imageware公司的imageware、英国Renishaw公司的TRACE、英国MDTV公司的STRIM and Surface Reconstruction、英国DelCAM公司的CopyCAD和美国Rain Drop公司的Geomagic。此外,一些CAD/CAM系统,如美国PTC公司的Pro/Engineer、德国Siemens PLM旗下的NX与法国达索公司的CATIA和Solidworks office premium等在其系统中也集成了可实现逆向三维造型设计的模块,但与专业的逆向设计软件比较,在功能上有较大局限性。例如:imageware逆向设计软件可方便的实现下面几项功能:
鼠标的imageware逆向造型
鼠标的imageware逆向造型[3]
1)接受不同来源的扫描资料点的分析与处理。如CMM.Laser,sensors,Ultrasound等;
2)快速、准确地将扫描点转换成NURBS曲面;
3)对曲面模型的精度、品质进行评价;

 

4)对曲线、曲面的形状实现交互修改。在产品的曲面模型重建时。imageware不需经过建造曲线来构造曲面而是直接由扫描点来直接产生曲面;或采用建立周边曲线再用该边界与其内部的扫描点群来产生曲面;也可首先在扫描点群中构造NURBS曲线,再由曲线来产生曲面。