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1、逆向工程技术及其应用,开封大学 机电教研室,快速成型制造技术（RP&M ）就是 借助计算机、激光、精密传动和数 控等现代手段，将计算机辅助设计 （CAD)和计算机辅助制造(CAM） 集成于一体，根据在计算机上构造 的三维模型，能在很短时间内直接 制造产品样品，无须传统的机械加 工机床和模具。,简介：,层状物体制造技术 （LOM）,选择性激光烧结技术 （SLS）,光固化技术 （SLA）,熔融沉积制造技术 （FDM）,二、快速成型技术的分类及优越性,按照使用的材料不同和零件的建造技术不同可分为多种工艺：,逆向工程系统,数字化及数据处理子系统,模型重构 子系统,产品制造 子系统,本课程章节：,绪论,
2、逆向工程的工作流程: 数据测量: 测量方法的分类: 三坐标测量原理: 三坐标测量机的组成: 三坐标测量仪测量前的准备操作:,TDV扫描仪的基本组件: 噪声点: 点云数据进行预处理的步骤: 曲线拟合造型： Imageware软件包括以下几个模块：,结构光法的基本原理: 结构光法的优点和缺点: 3DSS三维扫描仪的功能: 3DSS三维扫描仪的系统: 快速成型技术： 快速成型技术的分类：,第二节 逆向工程的定义,也称反求工程、反向工程， 指对存在的实物模型和零件进行 测量，根据测量结果重构CAD模 型的一个过程。该模型可以用于 分析、修改、制造和检验等多种 目的。,逆向工程( Reverse Eng
3、ineering , RE ),第二节 逆向工程的定义,逆向工程流程图,实物或模型,数据 测量,点云数据处理,CAD模型重构,后续CAD/CAE/CAM/ RP/RT操作,产品,数据测量，即产品表面数字化， 指通过特定的测量设备和测量 方法，将物体的表面形状转换 成离散的几何点坐标数据，在 此基础上，就可以进行复杂曲 面的建模、评价、改进和制造。,数据测量,CT（computed tomography ）,电子计算机X射线断层扫描技术 CT是一种功能齐全的病情探测仪器，它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。 CT的工作程序是这样的：它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的
4、仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。,CT,1、CT的发明 自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年，美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工程师亨斯费尔德在并不知道
5、科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。,CT,1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者下方装一计数器，使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上，再经过电子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成
6、功。1972年4月，亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动，CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共同获取1979年诺贝尔生理学或医学奖。而今，CT已广泛运用于医疗诊断上。,CT,CT,CT检查技术 分平扫（plain CT scan）、造影增强扫描（contrast enhancement,CE）和造影扫描。 （一）平扫 是指不用造影增强或造影的普通扫描。一般都是先作平扫。 （二）造影增强扫描 是经静脉注入水溶性有机碘剂，如60%76%泛影葡胺60ml后再行扫描的方法。血内碘浓度
7、增高后，器官与病变内碘的浓度可产生差别，形成密度差，可能使病变显影更为清楚。方法分团注法、静滴法和静注与静滴法几种。 （三）造影扫描 是先作器官或结构的造影，然后再行扫描的方法。例如向脑池内注入碘曲仑810ml或注入空气46ml进行脑池造影再行扫描，称之为脑池造影CT扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。,MRI,MRI也就是磁共振成像，英文全称是：Magnetic Resonance Imaging。在这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像，到了20世纪80年代初，作为医学新技术的NMR成像（NMR imaging）一词越来越为公众所熟悉。随着大磁体的安装，有人开始担心字母“N”可能会对磁共振成
8、像的发展产生负面影响。另外，“nuclear”一词还容易使医院工作人员对磁共振室产生另一个核医学科的联想。因此，为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点，同时与使用放射性元素的核医学相区别，放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像（MRI）”。,MRI,MRI,磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的
9、方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间波谱分布的四维图像。,MRI,核磁共振成像原理：原子核带有正电，许多元素的原子核，如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。这样一来，自旋的核同时也以自旋轴和外加磁场的向量方向的夹角绕外加磁场向量旋进，这种旋进叫做拉莫尔旋进，就像旋转的陀螺在地球的重力下的转动。自旋系统
10、的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。这样，自旋核还要在射频方向上旋进，这种叠加的旋进状态叫做章动。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之能进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2，T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间T2，T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。,坐标测量原理: 将被测物体置于
11、三坐标机的测量空间，可获得 被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间 坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状 和位置。,三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分. 三坐标测量仪的测量前的准备： （1）校准探针 （2）工件找正,扫描仪的基本组件,点云预处理 需在对点云数据进行三维数模重建前，对 点云进行的一些必要处理。,点云预处理,多视点云的对齐、拼合,点云过滤,数据精简,点云分块,噪声点： 由于测量过程中受到各种人为和随机因素的影响而产生的，影响后续的模型重建及生成的模型质量的点。,曲线拟合造型： 将数据点通过插值或逼近拟合成曲线，再利用造型工具，完成曲面造型，再通过延伸、剪裁和过渡等曲面编辑，得到完整的曲面模型。,数字化设备 采集数据,数据预处理,曲线拟合,曲面片重建,曲面模型,实体模型,下游应用,基于曲线的模型重构过程,3DSS功能：,3DSS(Three Dimensional sensing System),软件 操作系统 扫描软件 后处理软件,硬件 电脑 二个摄影头 投影装置 三角架 标定板 连接电缆,3DSS(Three Dimensional sensing System),
