产品测绘与逆向设计实训指导书6045.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.广东机电职业技术学院自编教材产品测绘绘与逆向设设计实训指导书书林 辉、余余蔚荔 主主编机械工程学学院二零一一年年七月目 录一、实训目目的3二、实训条条件3三、实训要要求及注意意事项3四、实训内内容和时间间安排4五、实训步步骤5六、考核方方式5七、参考文文献5附件177附件2226附件3336附件4447附件5774附件6880一、实训目目的对于计算机机辅助设计计专业学生生，本实训训的主要目目的是使学学生能够对对产品进行行测绘，对对产品的点点云进行后后处理，最

2、最终能够利利用Proo/Enggineeer软件进进行产品的的逆向设计计。具体主主要涵盖在在以下几个个方面：(一) 了解产品测测绘的一般般方法与手手段，掌握握三坐标测测量机和三三维扫描仪仪的一般结结构和基本本工作原理理，同时能够熟熟练操作其其中一款逆逆向设备。(二) 了解产品逆逆向设计的的概念及逆逆向设计的的发展现状状，掌握产产品逆向设设计的常用用方法与手手段。(三) 掌握Imaagewaare VV12.00软件的基基本应用，能能够将三坐坐标测量机机或三维扫扫描仪的点点云构建成成适合于PPro/EEnginneer软软件的线图图或曲面图图。(四) 能够熟练运运用Proo/Enggineeer

3、软件的的跟踪草绘绘功能进行行产品的逆逆向设计。(五) 能够熟练运运用Proo/Enggineeer软件对对Imaggewarre软件处处理过的iiges格格式的文件件进行逆向设设计。二、实训条条件(一) 场地条件：计算机房房、产品逆逆向设计实实训车间（暂暂缺）(二) 设备条件：数字化测测量设备（三三坐标测量量仪或三维维扫描仪）1台，数码照相机1台，高配置计算机若干台(三) 设备要求：计算机要要求安装有有Pro/Engiineerr 3.00软件、IImageewaree12.11软件。(四) 辅助工具：小型家电产产品（手机机、电话机机、熨斗、电电饭锅等）、橡皮泥、502胶水、一组块规、卡尺、内

4、径千分表、等高块6块、磁力表座、精密虎钳、V型铁2组、塞尺。三、实训要要求及注意意事项(一) 严格遵守各各项管理制制度、机床床操作规程程、安全规规程，树立立严谨的操操作习惯和和高度的安安全意识。做做到不迟到到不早退，严严格遵守生生产（实训训）劳动纪纪律。每天天每周按要要求精心保保养机床与与计算机。(二) 要求每一个个学生都能能独立并熟熟练地操作作数字化测测量设备（三三坐标测量量仪、三维维扫描仪）进行产品测绘。同时能够将测绘数据进行点云后处理，最终用Pro/Engineer软件进行产品逆向设计。(三) 要求每一个个学生都能能够掌握IImageewaree软件的基基本应用，能能够对一般般复杂程度度

5、点云进行行构线或构构面处理。(四) 要求每一个个学生能够够用数码相相机采集产产品的三视视图，并运运用Proo/Enggineeer的跟踪踪草绘功能能进行产品品逆向设计计。(五) 根据实训指指导书的要要求，认真真完成实训训指导书提提供的有关关课题，包包括两种方方式的产品品逆向设计计练习。(六) 每个学生独独立完成实实训报告的的撰写。四、实训内内容和时间间安排本次实训时时间为2个个星期（110天）。内内容和时间间安排如下下：序号周序内容时间（天）备注11（1） 安全教育和和布置实训训任务；（2） 介绍产品测测绘的一般般方法与手手段，讲解解数字化测量量设备（三坐坐标测量仪仪、三维扫扫描仪）的的结构与

6、基基本原理，产品逆向设计概念及发展现状讲解，产品逆向设计的常用方法与手段。（3） 以实例介绍绍Pro/Engiineerr软件的跟跟踪草绘功功能。（4） 利用Proo/Enggineeer软件跟跟踪草绘功功能进行产产品逆向设设计。课题1：花花瓶课题2：水水壶课题3：玩玩具跑车3利用数码相相机获取一一个家电产产品Froont、TTop、Riight三三个方向的的图片。课题题13任任选2个完完成。21Imageewaree软件基本本功能讲解解和扫描数数据后处理理练习。课题1： 反射镜 课题2： 鞋楦 课题3： 鼠标 课题4： 木杆球头头 课题5： 计算机辅辅助检测 课题6： 风扇 课题7： 网络摄

7、影影机 课题8： 行动电话话 课题9： 汽车后视视镜 课题10： 汽车叶子子板 3根据指导书书提供的点点云图进行行练习，课课题1110选做完完成3个。312（1）将经经过Imaagewaare软件件处理过的的抄数图进进行Proo/Enggineeer产品逆逆向设计。课题1：帽帽子造型课题2：风风扇1造型型课题3：风风扇2造型型课题4：法法拉利跑车车造型课题5：海海豚造型课题6：玩玩具车盖造造型课题7：mmickeey脸部造造型课题8：剃剃须刀盖造造型4根据指导书书提供的点点云图进行行练习，课课题188，任选33个完成。42实训总结、写写实训报告告、评定实实训成绩。合计10五、实训步步骤1. 讲

8、授实训的的目的意义义，实训的的纪律，实实训的安全全，实训要要求。2. 产品测绘的的一般方法法与手段，数字化测量设备（三坐标测量仪、三维扫描仪）的结构与基本原理。（附件1）3. 产品逆向设设计概念及及发展现状状讲解，产产品逆向设设计的常用用方法与手手段。（附附件1）4. Pro/EEnginneer软软件在产品品逆向设计计中常用的的技巧。（附附件2）5. Pro/EEnginneer软软件跟踪草草绘功能及及实训课题题练习。（附附件3）6. Imageewaree软件基本本功能学习习，利用IImageewaree软件对采采集的点云云进行构线线、构面练练习。（附附件4）7. 利用Proo/Enggi

9、neeer软件对对Imaggewarre软件处处理过的抄抄数图进行行产品逆向向设计。（附附件5）8. 实训总结、写写实训报告告、评定实实训成绩。实实训总结要要根据时间间顺序撰写写，写出自自己的体会会。成绩的的评定见考考核方式。（附件6）六、考核方方式(一) 考查的依据据是：实训训中的表现现，出勤情情况，对实实训相关知知识的掌握握程度，利利用Proo/Enggineeer软件跟跟踪草绘功功能进行产产品逆向设设计的熟练练程度，对对Imaggewarre软件的的基本功能能掌握情况况，Proo/Enggineeer软件对对点云的后后处理能力力，分析问问题和解决决问题的能能力，以及及实训报告告的编写水水

10、平等。(二) 依据任务完完成质量、实实训表现、实实训报告三三部分，各各占60、20、20。(三) 成绩评定可可分为优、良良、中、及及格、不及及格。七、参考文文献1、Prro/Enngineeer WWildffire 2.0曲曲面设计技技巧与实例例 杨峰峰 黄效贺贺 中中国铁道出出版社2、prro/ENNGINEEER中文文野火版逆逆向工程专专家实例精精讲 张国亮亮 中国青年年出版社3、Prro/ENNGINEEER WWildffire22.0造型型曲面设计计 林林清安 电电子工业出出版社4、Immagewware v11 逆向工程程应用技术术与范例简简体中文版版 马路科科技顾问股股份有限公

11、公司5、相关网网站资料附件1产品测绘与与逆向工程程概述1.产品测测绘的概述述1.1产品品测绘的一一般方法产品测绘是是指在产品品从设计到到加工，再再到最后的的成品整个个流程中，为了获得得工业造型型所需要的的设计尺寸寸资料或成品质量检检验资料，而利利用普通量具或或数字化测测量设备来获取产品品的尺寸参参数的一个过程程。简单表述述就是测绘绘技术在产产品中的应应用。从其概念来来看，产品品测绘的应应用主要有有以下几个个方面：在在产品设计计的最初阶阶段，我们们若采用逆向向工程设计计方法进行行产品设计计，就需要要获取样品品的相关尺尺寸资料，从而必须进行产品测绘；同样，在产品的加工过程中，也就是在产品的模具设计

12、制造过程，可以利用产品测绘手段进行模具的测绘，从而很轻松获得设计与现实的误差；在最后的成品，利用产品测绘手段可以获取成品的尺寸资料，从而可以进行废品的检验。产品测绘获得的数据还可以为产品的结构分析、应力分析等CAE操作提供有力的数据支持。产品测绘的的一般方法法根据其量量具的不同同可以划分分为两大类类型：（1） 传统测绘法法，也就是是采用传统统的产品测测绘量具进进行产品测测绘，这类量具具包括卡尺尺、游标卡卡尺、千分分尺、内径径千分表、组组合量规等等。（2） 现代测绘法法，即采用用现代的产产品测绘量量具，也就就是数字化化测量设备备进行产品品测绘，这类量具具包括三坐坐标测量机机、三维激激光扫描仪仪（

13、也称三三维激光抄抄数机）、影影像测量机机等。传统的产品品测绘量具具一般应用用于一些形形状规则的的产品的测测绘，随着着社会的不不断发展，人人们对于产产品外观的的要求越来来越高，为为了满足人人们的美感感要求，产产品设计师师在设计过过程中往往往采用很多多自由曲面面，这些曲曲面，利用用传统量具具将无法进行行测量，这这也就使得产品逆逆向设计在在很长一段段时期内举举步维艰。近代，随着着计算机与与电子技术术的不断发发展，产品品测绘技术术也得到飞速的的发展，出出现了二维维、三维数字化化测量设备，目前前，三维数字化化测量设备已已经深入应应用到产品品测绘的很很多领域，可以对产品的复杂曲面进行测绘，精度能够达到0.

14、001mm，让产品逆向设计获得飞速发展。然而，由于三维数字化测量设备一般都比较昂贵，还无法完全取代传统量具，在产品测绘的现阶段，这两类测绘方法都还将长期并存。1.2三维维数字化测量量设备1.2.11概述逆向工程，大大多以点集集合数据为为建构参考考数据，在在这个领域域的数字化化测量设备主主要包括三三坐标测量量仪（Cooordiinatee Meaasuriing MMachiine 缩缩写CMMM）、三维激激光扫描仪仪（也称三三维激光抄抄数机）、影影像测量仪仪（二次元元测量仪）。数字化测量设备按照测量方式可以划分为接触式、非接触式两种，按照结构形式划分为垂直悬臂型、水平悬臂型和便携式三种，如图1

15、所示。接触式的测量设备，精确度较高，但是细节部分无法测量清楚，而被测物件强度、硬度不能太低，以防测量时被测头挤压变形。因此藉由光学仪器的进步，非接触式的测量设备发展越来越多。非接触的设备，不会影响被测对象的外观表面、形状，测量速度快、细节角落清楚、测量数据量大等优点，由于大量的点数据输入可以直接描述对象，因此测量后的对象点数据，可直接以快速原型机建构成品。非接触式测测量还可以以做到接触触式测量无法应应用的范围围，例如人人体外型的的扫瞄。目目前国内几几所院校，为为人机工程程的开发而而购入中科科院光电所所开发的人人体扫瞄设设备，所测测量到的人人体形状，输输入数据库库后，便可可以开发更更多符合人人体

16、工学的的产品。因因此逆向工工程的应用用者通常都都选择非接接触测量设备，或或搭配接触触式设备使使用。测量数据的的质量，关关系着后续续的曲面建建构，因此此若能获得得良好的测测量数据则则能大大提提高曲面建建构的速度度与质量。以以逆向工程程而言，点点数据愈完完整愈有助助于后续的的操作。三维激光扫扫描仪目前前采用的是便便携式的结结构；三坐坐标测量仪仪的结构形式式有垂直悬臂臂型、水平平悬臂型和和便携式三三种。数字化测量设备（测量方式分类）接触式非接触式数字化测量设备（结构形式分类）垂直悬臂式水平悬臂式悬梁型桥架型机柱型跨架型臂移动型台面移动型单机柱型双机柱型床型台型便携式图1 数数字化测量量设备分类1.2

17、.22三维数字字化测量设备的发展展三维数字化化测量设备从出现现到现在，主要要经历以下下三个发展展阶段：第一代：点点测量代表系系统有：三三坐标测量量仪；点激激光测量仪仪；关节臂臂扫描仪（精精度不高）通通过每一次次的测量点点反映物体体表面特征征，优点是是精度高，但但速度慢，如如果要做逆逆向工程，只只能在测量量较规则物物体上有优优势。应用范围：适合做物物体表面误误差检测用用。第二代：线线测量代表系统有有：三维台台式激光扫扫描仪，三三维手持式式激光扫描描仪，关节节臂激光光扫描头。通通过一段（一一般为几公公分，激光光线过长会会发散）有有效的激光光线照射物物体表面，再再通过传感感器得到物物体表面数数据信息

18、。应用范围：适合扫描描中小件物物体，扫描描景深小（一一般只有550mm），精精度较低，此此代系统是是过渡性产产品。第三代：面面扫描代表系系统：三维维扫描仪（结结构光、光光栅式扫描描仪），三三维摄影测测量系统等等。通过一一组（一面面光）光栅栅的位移，再再同时经过过传感器而而采集到物物体表面的的数据信息息。使用范围：适合大中中小物体的的扫描，精精度较，扫扫描速度极极快（华朗朗三维扫描描仪单面4400300mmm 面积积，时间5秒），测测量景深很很大，一般般为3000-5000mm，甚甚至更大。目前，这三三种类型的的设备在我国国都已经得得到广泛的的应用，根根据不同的的行业，可可以选择不不同的类型型，

19、考虑到到公司规模模与需要，一一般做产品品逆向设计计一般采用线扫描描或面扫描描的激光扫扫描仪和三三坐标测量量仪。1.2.33三维数字字化测量设备的结构与基基本原理1.结构三维数字化化测量设备主要由由主机机械械系统（XX、Y、ZZ三轴或其其它）、测头系统、电气控控制硬件系系统、数据处理理软件系统统（测量软软件）四大大部分组成成。然而，根据三维数字化测量设备的接触式与非接触式两种不同的测量方式，其结构也略有差异。CMM具体结构如图2所示。对于接触式式三坐标测测量仪，其其结构基本与如图2所所示设备一一致，这类测量量仪的探头头主要采用用的是机械械式探针（pprobee），探针针在长期使使用过程中中会出现

20、磨磨损现象，为为了保持测测量结果的的正确性，必必须定期更更换探针，因因此，探针针属于接触式式三坐标测测量仪的一一种耗材。对于非接触触式数字化化测量设备，其结结构基本与与接触式结结构一样，非接触式式测量办法法主要利用用光、电磁磁场、放射性、超超声波这几几个方面的的技术来实实现产品的的测绘。目目前，最常常用的是基基于光学原原理的测量量设备，该类型在在结构上与接接触式不一一样的地方方主要是其包含有有激光发生生装置、CCCD摄影影机。，是是英文Chhargee Couupledd Devvice 即电荷耦耦合器件的的缩写，它它是一种特特殊半导体体器件，上上面有很多多一样的感感光元件，每每个感光元元件叫

21、一个个像素。在摄摄像机里是是一个极其其重要的部部件，它起起到将光线线转换成电电信号的作作用，类似似于人的眼眼睛，因此此其性能的的好坏将直直接影响到到摄像机的的性能。同同时，CCCD的性能能也就直接接影响了非非接触式数数字化测量量设备的精度度。 图2 数字字化测量设备结构图图2.三维数数字化测量量设备的基本本原理鉴于数字化化测量设备的两种种不同的测测量方式，下下面分别对对这两种方方式的测量量基本原理理进行阐述述。（1）接触触式的基本本工作原理理接触式的数数字化测量量设备首先要标定工件件坐标系，然然后根据探探头接触到到被测量物物体，获得得该触点的的坐标，最最终获得所所有的点坐坐标数据。（2）非接接

22、触式的基基本工作原原理非接触式的的数字化测测量设备主要利利用光学测测距原理进进行测量，在此将以ATOS XL（ATOSTRITOP）测量系统为例来详细介绍三维非接触式数字化测量设备的工作原理。ATOS XL测量系统是采用参考点结合的方式获得高质量的点云，细分为以下两种方法：1.对于小小的零件可可以采用 ATOSS 参考点点 互相参参考结合的的方法2.采用数数字相机拍拍照获得整整体参考点点 (用于于大型工件件)ATOS XL照相测量系统如如图3所示示，ATOOS 采用用左右两个个相机+光光栅投影进进行测量的的优点：1. 有最最佳的参考考点结合精精度。2. 使用用两个 CCCD 可可以实时检检查系

23、统的的测量精度度，位移量量、光线变变化。3. 方便便调整和校校正系统.一个扫描描头可以根根据需要调调节到不同同的测量范范围。4. 精度度高、低噪噪声点，硬硬件性能稳稳定。5. 极高高的分辨率率:每个 CCD 分别产生生测量数据据,另外支支持高分辨辨率的 CCCD。6. 功能能强大的操操作系统和和软件，操操作简单.。图3 AATOS XXL照相测测量系统（1）ATTOS全新新的理论基基础：舍弃单眼 CCD 而使用双双眼 CCCD 来定定位投影出出来的光栅栅。计算 3D 点点群时，是是使用左右右 CCDD 所取得得的两张高高解析影像像来作计算算，而并非非只使用投投影出来的的光栅及相相位。对于于大型

24、对象象的测量，ATTOS 可可将测量所得的的点群，自自动整合为为一笔完整整的点群。（2）ATTOS 的的测量原理：三角法测量量原理是目目前光学测测量应用最最广泛，技技术最成熟熟的方法之之一。首先先光源发生生器发出测测量学源泉泉(一般为为激光点光光源或激光光线光源)探测到被被测工件的的待测表面面，通过光光学系统投投影到线阵阵CCD或或面阵CCCD上位置置，而作为为基准面的的用来标定定系统的点点，其投影影位置为点点，所以通通过它三角角关系，CCCD上的的长度即可可计算得到到工件的高高度尺寸。通通过测量系系统的测量量运动(即即扫描运动动)就能将将工件的全全部外形尺尺寸得到。三三维激光扫扫描光源采采用

25、半导体体激光器，它它具有寿命命长、功耗耗小且光刀刀窄等一系系列优点。成成像系统采采用进口分分辨率，高高精度面阵阵CCD摄摄像机。测测量系统的的扫描测试试平台，采采用三直角角坐标直线线运动和一一维旋转运运动的四坐坐标方案，实实现对物体体36000 范围的的三维形貌貌扫描测量量。ATOS 具有单个个光栅投影影设备及两两个 CCCD caameraa，左右双双 CCDD 可以让让测距精度度增加。整整个影像的的数字编码码工作是由由 8 张张 Graay coode 投投影和 44张 Phhase-shifft 投影影所完成。在在影像上具具有相同编编码的像素素，即是落落在物体上上相同的点点。此时两两个

26、CCCD caameraa 的距离离为己知，且且 CCDD 至物体体表面目标标点的角度度又可经由由摄得的高高解析影像像求得。三三角形中，己己知一边长长度及两角角度，则可可由正弦定定理求得另另两边的长长度，也就就是说物体体表面的点点数据己被被测量出来，同同时测头的的坐标系统统也被计算算出来。此此即为三角角测距法。而而在保证精精度 0.05mmm 内（依设备等等级，最高高精度可达达 0.001mm 以内）可从影像像当中撷取取出 4339，2996 点。图4 AATOS 光栅运作作原理（3）TRRITOPP 数字相相机的功能能：TRITOOP 数字字系统是一一部影像测测量器(数数字照像机机) 另外外

27、有配合此此部数字，如如图5所示示。照像机机的标签点点及 Sccale Bar（标标准标尺）。被被测对象的的周围或表表面先黏贴贴一些编码码的参考点点。在未使使用 Attos 测测量点数据据之前，先先利用数字字像机将所所有编码及及无编码的的参考点测测量进来，并并计算出参参考点坐标标系。之后后，每当 Atoss 测量完一笔笔点群(至至少要有三三个参考点点)，系统统便会在参参考点坐标标系中自动动寻找相符符合的参考考点，并自自动将点群群的测头坐坐标系转换换为参考点点坐标系。当当完成所有有对象表面面的测量工作时时，此时在在参考点坐坐标系上便便会形成对对象的完整整点群。由由数字相机机定位卷标标点群后，AAT

28、OS 扫瞄对象象表面就可可以快速的的定位到33D 的空空间坐标上上。图5 TTRITOOP设备3.数字化化测量设备的误差差及补偿从数字化测测量设备的结构构及其测量量基本原理理，可以分分析得到其其误差主要要包括以下下几个方面面：（1）测量量软件编写写算法引起起的误差；（2）测量量硬件本身身及安装调调试引起的的误差；例例如：三坐坐标测量仪仪的机械组组成部分在在传动等情情况下存在在误差；（3）工件件本身形状、装夹夹不当引起起的误差；（4）环境境温度变化化引起的误误差；（5）人为为在测量过过程中引起起的误差。由于以上某某些软硬件件的误差是是人为无法法补偿的，因因此，针对对（3）、（44）、（55）三种

29、误误差采取以以下补偿措措施：（1）在工工件装夹的的过程中要要注意装夹夹牢固、定定位准确；如果采用用502粘粘在工作台台的办法，要要注意被测测量工件的的热膨胀系数，测测量时间一般不不能超过11小时，如如果超过额额定时间，测测量结果必必然出现很很大误差。（2）最佳佳的测量环环境温度是是201，湿度是是65以以下。应在检测测区加隔热热装置或对对在线应用用的坐标测测量机建隔隔热罩。坐坐标测量机机周边的空空气温度应应当用热交交换装置或或空调系统统加以控制制。保持在在周围区域域的合适温温度，坐标标测量机和和被测零件件温度的不不同会造成成测量误差差。假如把把零件放在在测量机工工作台后马马上测量，在在测量期间

30、间零件温度度的变化会会造成明显显的误差，因因此工件应应当放置在在检测温度度的环境中中直到达到到满意的温温度平衡为为止。在测测量过程中中，尽量避避免在测量量时打开或或关闭外部部的门窗，在测量时时避免打开开暖气，把测量从从热源屏蔽蔽，同时测量机机不要直接接受太阳光光照射。（3）在测测量的过程程中，如采采用接触式式的测量设备，要进进行探头半径不不正，要注注意补正方方向。图33是探头补补正之误差差，图4是是探头补正正方向不当当所造成的的嵌合曲面面误差。图3 探头头补正之误误差 图4 探头补正正方向不当当所造成的的嵌合曲面面误差1.2.44数字化测量量设备的操作作步骤1.三坐标标测量仪的的操作由于三坐标

31、标测量仪由由不同生产厂家生产，同同一生产厂厂家又有不不同的型号号，所以三坐标标测量仪的的操作方法法并不是完完全一样的的，但是，一一般都是遵遵循以下几几个步骤：（1） 在工件上选选取被测的的特征。要要求用最少少的装夹次次数；对于于关键的尺尺寸，若有有可能仅用用测量机一一个轴；选选用最适当当的机器。（2） 在坐标系统统内定义工工件基准。要求尽可能应用图纸所规定的基准；改变基准要十分小心；避免用小区区域的特征征来建坐标标系。（3） 选择工件方方向。一当当决定好测测量和基准准特征，下下一步要在在测量机量量程内来决决定工件的的放置方向向，主要考考虑的问题题是待测特特征和表面面的可触及及性能，最最好在一次

32、次装夹中全全部测完。（4） 选择工件固固定方法。可以选择夹具，尽量避免使用粘胶。要求零件不要过定位；装夹不要导致零件变形和损伤；要清楚了解热膨胀问题；若可能要避免用胶。（5） 标定测头。对于在检测特定零件的每一个探针和测头的组合都要进行测头标定，针头应当用标准球或其他被认可的有证标准器来标定。探针针头的直径尽可能大，用较大的球径时，表面粗糙度的影响会减小，而且由于球和针杆的尺寸差别较大，因而应用更灵活，所用最大的针头直径由所测的最小孔径决定 (零件有孔)，每根探针有它的有效工作长度(EWL)这个长度是根据针杆与零件相碰的条件给出的，一般来说针头直径越大有效工作长度越长。要求定期标定测头；用已知

33、的标准件作附加的检查；注意选择探针；考虑用变通的方法。（6） 定出探测策策略。注意意选择探测测点数量及及探测位置置；测点太少少可能引起起错误；测点太多多-测量时时间太长，而而且由于条条件漂移造造成误差；注意由于于局部特征征造成的问问题。（7） 坐标测量机机编程。给给坐标测量量机编程包包括了操纵纵杆的应用用，去指示示机器按探探测路径以以绕工件运运动，定义义在每个被被测表面的的测点数及及测点分布布，定义对对被测结果果的计算方方法；不要要低估它的的重要性，因因为即使程程序只有一一个错误亦亦会影响成成百个零件件的结果。在在编程以前前提出“用户要求求”或“功能性规范范”可以减少少错误。（8） 记录评价信

34、信息。保留留此特性的的记录将给给用户提供供历史记录录。因而用用户重现某某一测量情情节，更重重要的是建建立一个知知识库，它它包含了坐坐标测量机机检测的经经验可以用用以发展将将来的检测测策略。接触式三坐坐标测量仪仪工作过程程如图5所示示，如图66所示的测测量机是TT-Proobe，被被称为“WWalk Arouund CCMM”，是是世界上最最轻便的测测量机，重重量仅有6670 克克，测量范范围却可达达30米。而而且在8.5 米范范围内，空空间长度测测量误差不不超过600m。TT-Proobe 采采用加长探探针，用户户可以根据据自己测量量需要组合合探针和加加长杆。探探针自动识识别等智能能化功能，也

35、也方便了使使用。适用用于各种复复杂部件和和工装的测测量。 图5 接触触式三坐标标测量仪测测量过程图图2.三维激激光扫描仪仪的操作下面以ATTOS测量量系统来介介绍三维激激光扫描仪仪的测量方式，其其他类型的的三维激光光扫描仪的的工作原理理与其基本本相似。对于大且复复杂的对象象，由于对对象的表面面无法经由由一次的测测量而得到到所有的表表面点数据据，故得藉藉由一些辅辅助参考点点并将 AATOS 绕着对象象作多次测测量（每笔笔测量时间约约 10 秒），来来得到整个个对象的表表面点群数数据。其操操作步骤如如下：图6 非接接触便携式式三坐标测测量仪测量量过程图图7 三三维激光扫扫描仪测量量过程图1. 将参

36、参考点卷标标均布黏贴贴于对象表表面。2. 决定定参考点坐坐标系。3. 以 ATOSS 测量对象表表面的点数数据。(此此时点数据据还是测头头坐标系)4. 将点点数据的测测头坐标系系转换为参参考点坐标标系。5. 重复复 3 4 的步步骤，直到到所有的表表面都己测测量完毕。如图7所示示的是T-SScan 被称为“Walkk Aroound Scannner”，是一个个轻型非接接触式手持持激光扫描描仪测量范范围可达330米。TT-Scaan 具有有700000 点/秒的数据据采集能力力，而且在在8.5 米范围内内，空间长长度测量误误差不超过过50m。TSScan可可以根据被被测物体表表面状况自自行调节

37、激激光束密度度，表面不不需要涂层层等处置措措施。T-Scann 是曲面面测量、模模具制造和和逆向工程程等方面应应用的有力力工具。1.2.55 逆向工程程中常用的数字化设设备实例1. ONNE 系列列车间专用用坐标测量量机如图7所示示，是由美美国Broown & Shaarpe 精密制造造的高精度度测量设备备，先进的的材料工艺艺和设计理理念，使得得ONE 测量机成成为车间测测量和检测测应用的唯唯一真正选选择。图 7 OONE系列列坐标测量量机2. LAASER-RE系列列复合式激激光扫描机机如图8所示示，这是思瑞测测量技术(深圳)有有限公司生生产的型号号Laseer-REE600激激光扫描机机，

38、该扫描描机可以产产生非常密密集的点云云数据，可可以将被扫扫描的物体体的各个特特征完全扫扫描出来输输入到计算算机中，由由CAD软软件进行处处理。应用用LASEER-REE系列复合合式激光扫扫描机进行行三维激光光扫描时具具有以下特特点： 11高速高高精度得出出点云数据据，例如：进行一个个GOLFF球头的扫扫描，在进进行扫描路路径设定后后，10分分钟左右就就能得出GGOLF球球头全部的的密集点云云数据。 2独特特的滤光设设计，可使使CCD基基本上不受受环境光影影响。 33整个系系统的扫描描驱动，位位移值获取取，图像信信号采集，信信号处理，系系统定标全全部采用电电脑控制。 4被测测工件可以以任意摆放放

39、，采用四四轴全自动动测量，旋旋转轴中心心自动定位位实现全自自动化测量量，并且可可以实现多多角度测量量，所测数数据自动拼拼接。 55两组CCCD镜头头从两侧不不同方位测测量，几乎乎没有测量量死角，配配合四轴全全方位扫描描，以及长长达1500mm的测测量景深，可可以一次性性的将整个个工件数据据完整而准准确的获得得。 6XYZ三三轴导轨均均采用双零零级花岗岩岩，因而三三轴具有相相同的温度度特性，钢钢性及稳定定稳定性更更高，良好好的抗时效效变形能力力，使集合合精度长期期保持稳定定。 7先进的高高精密的滚滚珠丝杠传传动，使测测量机运行行时几乎无无噪音，寿寿命长，平平稳且定位位精确。 8工作作台具备开开敞

40、的工作作空间，装装卡工件及及测量观察察都异常方方便，3DD激光头及及2D投影影头可以运运动到工作作空间的任任意位置，极极大的方便便了测量。 9激光光发生器，CCCD，图图像采集卡卡，运动控控制卡等关关键零部件件全部进口口。图7 LAASER-RE系列列复合式激激光扫描机机3. MiicroSScribbe三维数数字化仪三维数字化化仪(MiicroSScribbe)是美美国Immmersiion公司司研发生产产的抄数设设备。用于于建立精确确细致的三三维电脑模模型。MiicroSScribbe是由三三段碳纤维维臂构成，体体积小，方方便携带，臂臂与臂之间间由球形连连接器相连连，内置高高精度位置置和方

41、向传传感器，以以感知探头头所处位置置，是产品品设计工程程师、机械械工程师、动动画制作设设计人员、游游戏开发人人员和科研研工作者理理想的三维维数字化仪仪。适用于于模具设计计，鞋样设设计，产品品开发，汽汽车制造，三三维动画，影影视制作，陶陶瓷工业，医医学整形，考考古技术，艺艺术重现，包包装建筑，游游戏开发即可应应用专业的的数字化软软件，也可可以使用众众多连接威威力手到现现有的三维维图形应用用的软件驱驱动程序。其其中的任何何一种都可可通过点、线线、边形、多多义线、NNURBSS 以及其其他标准几几何实体来来创建复杂杂的三维模模型。采集集的数据可可保存为 dxf、IIGES、oobj、ttxt、33d

42、s 以以及用户使使用软件所所支持输出出的任何格格式。4. LLPX-6600非接接触式激光光扫描仪罗兰非接触触式激光扫扫描仪是封封闭式工作作环境。自自带网面自自动重建软软件LPPX EZZ stuudio，简简便的使用用者接口，与与平面扫描描仪相同的的使用方法法，先按预预览，后按按扫描，网网面便能自自动产生（自自动去除多多余的网面面、自动合合面、自动动补洞）。LLPX-6600 实实现了更大大尺寸，更更高品质的的三维扫描描 (直径径254xx406.4毫米)。全新操操作概念，突突破逆向工工程之操作作瓶颈，任任何操作者者都能产生生相同的结结果。输出出文件格式式：STLL, 3ddm, GGSF；

43、输输出时同时时储存罗兰兰之PIXX格式。最最高能支持持一次200面扫描，更更多的倒勾勾，内扣也也能被扫描描出来，自自动优化扫扫描数据之之大小，提提高模型之之被修改能能力。是一一款真正的的自动化扫扫描设备。EEZ Sttudioo 所产生生之网面数数据，可输输入到逆向向工程软件件，如 PPixfoorm PPro，来来产生曲面面数据使用用者亦可透透过机器所所自带的DDr.Piicza33软件作一一般扫描，再再输入到逆逆向工程软软件，如PPixfoorm PPro，来来产生网面面以及曲面面数据。5. 3DD fammily激激光抄数机机这是一款传传统的工业业设计所用用到的激光光抄数机，零零级精度2

44、200mmm厚花岗石石平台作机机身,稳定定不变形,精度持久久保持。单单独控制柜柜集成设计计，全闭环环式运动控控制,提高高抄数机的的定位精度度，双CCCD取点,消除扫描描死角，采采用线激光光扫描,速速度快，四四轴CNCC全自动扫扫描。有效效行程（mmm） 4400*3300*3300*3360；外形尺寸寸（mm） 850*950*14000；扫描测测量精度(mm) 0.055/0.001；机台台定位精度度(mm) 0.0005；文文件输出格格式 STTL,OBBJ,IGGES,DDXF,VVRML。应应用于逆向向工程设计计，复杂曲曲面抄数，工工件三维测测量。针对对现有三维维实物在没没有技术文文档

45、的情况况下，可快快速测得物物体的轮廓廓几何数据据，并加以以建构、编编辑、修改改生成通用用输出格式式的曲面数数字化模型型，再送入入通用CAAD/CAAM软件系系统中，作作进一步的的处理，从从而生成NNC加工路路径或RPP所需的模模型截面轮轮廓数据，最最后绘制出出实体模型型。6. 北京京天远三维维科技有限限公司OKKIO-III三维激激光扫描仪仪OKIO-II如图图8所示，这这是天远推推出的高端端三维扫描描仪，采用用进口高精精密工业1144万像像素CCDD传感器，UUHP冷光光源，具有有以下特点点：GREEC全局局误差控制制模块，速度快、精精度高，标志点全全自动拼接接功能，便携式设设计、结构构轻巧

46、稳固固，型号可调调、一机多多用。图8 北京京天远OKKIO-III三维扫扫描仪1.3三维维数字化测测量设备必备的的辅助器件件三坐标测量量仪器在工工作过程中中，一般要要准备以下下的辅助器器件：橡皮泥、5502胶水水、一组块块规、卡尺尺、内径千千分表、等等高块6块块、磁力表表座、精密密虎钳、VV型铁2组组、塞尺。2.逆向工工程概述2.1逆向向工程概念念与发展逆向工程（RReverrse EEnginneeriing,RRE）是一一项新的先先进制造技技术被提出出是在上世世纪八十年年代末至九九十年代初初。是对产品品设计过程程的一种描描述，在工程技技术人员的的一般概念念中，产品品设计过程程是一个从从无到

47、有的的过程，即即设计人员员首先在大大脑中构思思产品的外外形、性能能和大致的的技术参数数等，然后后通过绘制制图纸建立立产品的三三维数字化化模型，最最终将这个个模型转入入到制造流流程中，完完成产品的的整个设计计制造周期期。这样的的产品设计计过程我们们称为“正正向设计”过过程。逆向向工程产品品设计可以以认为是一一个“从有有到无”的的过程。简简单地说，逆逆向工程产产品设计就就是根据已已经存在的的产品模型型，反向推推出产品设设计数据（包包括设计图图纸或数字字模型）的的过程。从从这个意义义上说，逆逆向工程在在工业设计计中的应用用已经很久久了。早期期的船舶工工业中常用用的船体放放样设计就就是逆向工工程的很好好实例。随随着计算机机技术在制制造领域的的广泛应用用，特别是是数字化测测量技术的的迅猛发展展，基于测测量数据的的产品造型型技术成为为逆向工程程技术关注注的主要对对象。通过过数字化测测量设备（如如坐标测量量机、激光光测量设备备等）获取取的物体表表面的空间间数据，需需要利用逆逆向工程技技术建立产产