随着市场竞争的加剧,快速制造集成技术的飞速发展,现代产品的设计开发周期要求越来越短,产品的质量逐歩提高,产品需求呈现小批量、多样性、个性化的特点,变化周期更快。对产品的价格及性能更为敏感,产品的更新换代更快。面对这种竞争激烈的市场竞争,要实现快速有效地新产品的开发设计以及老产品的设计改良及沿袭,借助逆向工程技术进行工业设计无疑是应对当今激烈竞争市场的有效手段。逆向工程技术使未来的产品更具生命力。设计是以人为本的,在逆向创新设计中,实物模型——数字化模型——产品的实现,更鲜活地提升了 "人"在设计中的作用。

国外先进的数字化技术使其在数字化测量技术方面取得领先优势,测量方法多种多样,测量仪器的效率和精度也日益提高,商业化的测量软件和专业逆向工程软件岑出不穷。由英国Ferranti公司于20世纪50年代开始研制的三坐标测量机(coordinatemeasuringmachine , CMM),以及德国Zeiss公司于1973年推出的UMM500测量机已成为传统机械接触式测量方法的代表。目前,国外主要接触式测量设备三坐标测量机的重要制造商有:美国的Sheffield公司、OGP光学测量公司、Tesa/Browm and Sharpe;英国的MS公司、LK公司;意大利的DEA公司;德国的Zeiss公司等。ATOS测量系统由德国GOM公司研发生产,是非接触式测量系统的典范。至于国内，天津大学、西安交通大学、清华大学等众多高校近年来也加强了逆向工程测量设备的研发,现己实现产品化,并广泛应用于机械、汽车、家用电器、医疗、轻工等行业中。如:清华大学与北京天元三维科技有限公司联合研究成功OKIO结构光三维扫描系统。目前,也涌现出一批三坐标测量机制造商,例如中国航空精密机械研究所、北京机床研究所、上海机床厂、上海光学仪器厂、昆明机床厂、宁江机床厂等。不难看出,其中有不少制造商都是有制造机床设备的基础,说明逆向工程设备是科技含量较高的仪器。

逆向工程己经经历了一个相当艰苦的钻研讨论阶段,其关键技术也取得了突破性的进展,很多先进的算法和智能控制技术被引入并应用到逆向工程的各个阶段。但仍有许多瓶颈技术需要解决,在实际的测量中受人为或随机因素的影响,不可避免的会引入大量的噪声点,目前噪声点的滤波技术仍然是学术界研究的热点。由于激光扫描仪器或三坐标测量机自身结构的不完善以及数据处理过程的需要,在某些情况下需要对点云数据进行坐标变换。另外在曲面重构过程中,由于NURBS曲面是张量积曲面,具有四边形拓扑性质,因而用一张NURBS曲面来描述复杂的产品外观曲面是不可能实现的。往往是需要先剖析整体造型,重新划分四边面的拓扑结构重建曲面,最后再进行曲面的连接和过渡,以实现整块的曲面。所以,在曲面的精度与光顺性上会有较大的难度。

目前，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中，通过此次毕业设计，以部分零件和小比例汽车模型为例，通过三维扫描仪扫描部分零件和小比例汽车模型，获得其点云数据；再通过3DMAX软件处理点云数据生成可用于正向开发的实体模型，并转换为二维工程图。通过此一系列步骤，详细了解逆向设计的工作流程。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

掌握旋转式逆向扫描仪设备的使用，对小比例汽车模型和零部件进行逆向扫描，生成点云数据，并对点云进行拼接和表面处理，最终生成可用于正向开发和3D打印的数模。

2.2设计目标

（1）熟练掌握新型三维扫描仪的操作方法，并编写使用手册；

（2）使用三维扫描仪获得零件和小比例汽车模型的点云图；