做座三坐标测量与逆向工程研究

三坐标测量与逆向工程研究

1、概述

人类社会发展至今，已经历了几千年研究和探索，在各方面都积累丰厚的知识财富和科技成果，它是产品开发的基础，是人类的宝贵财富。但由于历史的局限，在没有计算机的时代，大多数遗产都是用模拟的方式记录的，在当今数字化时代，要快捷地利用这些知识和成果，实属不便。这就要求把大量的模拟信息转化为数字化的模型，以供以后产品开发所用。在机械产品方面，我们可以利用逆向工程的思想，用三坐标测量机来快速地完成转换。

翻开几千年人类探索和研究的历史，你会发现，每一项成果都是在前人研究的基础上，模仿自然界和人类社会在相关领域、具有相应特长、特性的事物、动物或人来实现的。看到天空中的飞鸟，我们仿制了飞机，但飞机比鸟飞得更高、更快、更远；看到海中游的鲸，人们仿制了潜艇，但潜艇比鲸潜得更深、体积更大、续潜能力更强；……这就是说人类一直在学习现有事物、研究现有事物、仿制现有事物，即人类一直在采用逆向工程的方式工作，不仅仿制原型，而且超越原型。

通过样件开发产品的过程人们称为逆向工程，和产品正向设计1、了解采购4大要素：过程相反。逆向工程主要是研究他人或现存的系统或产品，发现其规律，以复制、改进并超越现有产品或系统的过程。逆向工程不仅仅是对现实世界的模仿，更是对现实世界的改造，是一种超越。它所涉及的关键技术主要包括：三维实体几何形状数据采集、规则或大量离散数据处理、三维实体模型重建、加工等。

2、三坐标测量机是逆向工程的数据采集器，是逆向工程的数据源

三坐标测量机是近几十年来，随着计算机、机床业的飞速发展而产生的一种高效高精度的测量仪器。它采用坐标测量的原理，在计算机软件的控制和驱动下，完成对工件几何尺寸和形位公差的三坐标数据采集。它有机地结输入参数合了数字控制技术，利用了计算机软件技术，采用了先进的位置传感技术和精密机构技术，并使之完美结合。它顺应了硬件软件化的对载荷、变形、位移的丈量和控制有较高的精度和灵敏度技术发展方向，使诸如齿2、选择万能材料实验机有甚么需要注意的?轮、凸轮、涡轮涡杆等以前需要专用检测设备才能完成工件，现在可用通用的三坐标测量机进行数据采集，结合相应测量、评价软件来实现专业的检测、评价功能。

通过了解三坐标测量机的原理，人们很容易知道其优越的特性：高效、高精度、高柔性而又具有相当的专用性。采用先进传感技术、数字控制技术、计算机软件控制和处理技术，使得三坐标测量机具有很高的数据采集和处理效率；它以精密的机械主体为基础，采用软件控制和补偿技术，再配以高精度的位置传感器，可实现很高的精度。它实现空间坐标点的测量，采用计算机软件来完成产品几何尺寸、形位公差的评价，不同类型的产品只要调整软件即可完成，这既使得三坐标测量机具有很高的柔性，又具有相应的专用性。

逆向工程要仿制样品，就要有相应的数据信息。数据采集是逆向工程的起点，是逆向工程的基本活动。

基于上述三坐标的特性，可以说三坐标测量机是逆向工程理想的数据采集器。

3、逆向工程中数据采集规划

采集规划目的是使采集的数据正确而又高效。正确是指所采集的数据足够反映样件的特性而不会产生误导误解；高效是指在能够正确表示产品特性的情况下，所采集的数据尽量少、所走过的路径尽量短、所化费的时间尽量少。

对产品数据采集，有一条基本的原则：沿着特征方向走，顺着法向方向采。就好比火车，沿着轨道走，顺着枕木采集数字信息。这是一般原则，实际应根据具体产品和逆向工程软件来定。下面分三个方面来介绍。

规则形状的数据采集规划：

对规则形状诸如点、直线、圆弧、平面、圆柱、圆锥、球等，也包括扩展规则形状如双曲线、螺旋线、齿轮、凸轮等，数据采集多用精度高的接触式探头，依据数学定义这些元素所需的点信息进行数据采集规划，这里不做过多说明。虽然我们把一些产品的形状归结为特征，但现实产品不可能是理论形状，加工、使用、环境的不同，也影响着产品的形状。作为逆向工程的测量规划，就不能仅停留在“特征”的抽取上，更应考虑产品的变化趋势，即分析形位公差。

下表是各规则元素数学描述所需的最小数据点数，要描述其公差与变化，实际需要测量更多的点。