Imageware

　　Imageware 由美國 EDS 公司出品，是最著名的逆向工程軟件，正被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、消費家電、模具、計算機零部件等設(shè)計與制造領(lǐng)域。該軟件擁有廣大的用戶群，國外有 BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名國際大公司，國內(nèi)則有上海大眾、上海交大、上海 DELPHI、成都飛機制造公司等大企業(yè)。

　　以前該軟件主要被應(yīng)用于航空航天和汽車工業(yè)，因為這兩個領(lǐng)域?qū)諝鈩恿W(xué)性能要求很高，在產(chǎn)品開發(fā)的開始階段就要認真考慮空氣動力性。常規(guī)的設(shè)計流程首先根據(jù)工業(yè)造型需要設(shè)計出結(jié)構(gòu)，制作出油泥模型之后將其送到風洞實驗室去測量空氣動力學(xué)性能，然后再根據(jù)實驗結(jié)果對模型進行反復(fù)修改直到獲得滿意結(jié)果為止，如此所得到的最終油泥模型才是符合需要的模型。如何將油泥模型的外形精確地輸入計算機成為電子模型，這就需要采用逆向工程軟件。首先利用三坐標測量儀器測出模型表面點陣數(shù)據(jù)，然后利用逆向工程軟件(例如：Imageware surfacer)進行處理即可獲得 class 1 曲面。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進步和消費水平的不斷提高，其它許多行業(yè)也開始紛紛采用逆向工程軟件進行產(chǎn)品設(shè)計。以微軟公司生產(chǎn)的鼠標器為例，就其功能而言，只需要有三個按鍵就可以滿足使用需要，但是，怎樣才能讓鼠標器的手感最好，而且經(jīng)過長時間使用也不易產(chǎn)生疲勞感卻是生產(chǎn)廠商需要認真考慮的問題。因此微軟公司首先根據(jù)人體工程學(xué)制作了幾個模型并交給使用者評估，然后根據(jù)評估意見對模型直接進行修改，直至修改到大家都滿意為止，最后再將模型數(shù)據(jù)利用逆向工程軟件 Imageware 生成 CAD 數(shù)據(jù)。當產(chǎn)品推向市場后，由于外觀新穎、曲線流暢，再加上手感也很好，符合人體工程學(xué)原理，因而迅速獲得用戶的廣泛認可，產(chǎn)品的市場占有率大幅度上升。

　　Imageware 逆向工程軟件的主要產(chǎn)品有：

　　Surfacer——逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具

　　Verdict——對測量數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)進行對比評估

　　Build it——提供實時測量能力，驗證產(chǎn)品的制造性

　　RPM——生成快速成型數(shù)據(jù)

　　View——功能與 Verdict 相似，主要用于提供三維報告

　　Imageware 采用 NURB 技術(shù)，軟件功能強大，易于應(yīng)用。Imageware 對硬件要求不高，可運行于各種平臺：UNIX 工作站、PC 機均可，操作系統(tǒng)可以是 UNIX、NT、Windows95 及其它平臺。

　　Imageware 由于在逆向工程方面具有技術(shù)先進性，產(chǎn)品一經(jīng)推出就占領(lǐng)了很大市場分額，軟件收益正以 47% 的年速率快速增長。

　　Surfacer 是 Imageware 的主要產(chǎn)品，主要用來做逆向工程，它處理數(shù)據(jù)的流程遵循點——曲線——曲面原則，流程簡單清晰，軟件易于使用。其流程如下：

　　一、點過程

　　讀入點陣數(shù)據(jù)。

　　Surfacer 可以接收幾乎所有的三坐標測量數(shù)據(jù)，此外還可以接收其它格式，例如：STL、VDA 等。

　　將分離的點陣對齊在一起(如果需要)。

　　有時候由于零件形狀復(fù)雜，一次掃描無法獲得全部的數(shù)據(jù)，或是零件較大無法一次掃描完成，這就需要移動或旋轉(zhuǎn)零件，這樣會得到很多單獨的點陣。Surfacer　可以利用諸如圓柱面、球面、平面等特殊的點信息將點陣準確對齊。

　　對點陣進行判斷，去除噪音點(即測量誤差點)。

　　由于受到測量工具及測量方式的限制，有時會出現(xiàn)一些噪音點，Surfacer 有很多工具來對點陣進行判斷并去掉噪音點，以保證結(jié)果的準確性。

　　通過可視化點陣觀察和判斷，規(guī)劃如何創(chuàng)建曲面。

　　一個零件，是由很多單獨的曲面構(gòu)成，對于每一個曲面，可根據(jù)特性判斷用用什么方式來構(gòu)成。例如，如果曲面可以直接由點的網(wǎng)格生成，就可以考慮直接采用這一片點陣;如果曲面需要采用多段曲線蒙皮，就可以考慮截取點的分段。提前作出規(guī)劃可以避免以后走彎路。

　　根據(jù)需要創(chuàng)建點的網(wǎng)格或點的分段。

　　Surfacer 能提供很多種生成點的網(wǎng)格和點的分段工具，這些工具使用起來靈活方便，還可以一次生成多個點的分段。

　　二、曲線創(chuàng)建過程

　　判斷和決定生成哪種類型的曲線。

　　曲線可以是精確通過點陣的、也可以是很光順的(捕捉點陣代表的曲線主要形狀)，或介于兩者之間。

　　創(chuàng)建曲線。

　　根據(jù)需要創(chuàng)建曲線，可以改變控制點的數(shù)目來調(diào)整曲線。控制點增多則形狀吻合度好，控制點減少則曲線較為光順。

　　診斷和修改曲線。

　　可以通過曲線的曲率來判斷曲線的光順性，可以檢查曲線與點陣的吻合性，還可以改變曲線與其它曲線的連續(xù)性(連接、相切、曲率連續(xù))。Surfacer 提供很多工具來調(diào)整和修改曲線。

　　三、曲面創(chuàng)建過程

　　決定生成那種曲面。

　　同曲線一樣，可以考慮生成更準確的曲面、更光順的曲面(例如 class 1 曲面)，或兩者兼顧，可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需要來決定。

　　創(chuàng)建曲面。

　　創(chuàng)建曲面的方法很多，可以用點陣直接生成曲面(Fit free form)，可以用曲線通過蒙皮、掃掠、四個邊界線等方法生成曲面，也可以結(jié)合點陣和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其它例如園角、過橋面等生成曲面。

　　診斷和修改曲面。

　　比較曲面與點陣的吻合程度，檢查曲面的光順性及與其它曲面的連續(xù)性，同時可以進行修改，例如可以讓曲面與點陣對齊，可以調(diào)整曲面的控制點讓曲面更光順，或?qū)η孢M行重構(gòu)等處理。

　　英國 Triumph Motorcycles 有限公司的設(shè)計工程師 Chris Chatburn 說：“利用 Surfacer 我們可以在更短的時間內(nèi)完成更多的設(shè)計循環(huán)次數(shù)，這樣可以讓我們減少 50% 的設(shè)計時間。”

　　最新發(fā)布的 Surfacer 10.6 軟件將以下工作流程的高性能工具完整的集成到一起：

　　[彈性的曲面創(chuàng)建工具]：可以在一個彈性的設(shè)計環(huán)境里非常方便的直接從曲線、曲面、或測量數(shù)據(jù)創(chuàng)建曲面，支持貝茨爾(Bezier)和非均勻有理 B 樣條(NURBS)曲面兩種方法。用戶可以選擇適合的曲面方法，通過結(jié)合兩種方法的優(yōu)點來獲益。

　　[動態(tài)的曲面修改工具]：允許用戶在交互的方式下試探設(shè)計主題，立刻就可以看到是否美觀和思路是否符合工程觀念。設(shè)計、工程分析、制造的標準都通過精心的構(gòu)造過程考慮進去，所以當每次修改曲面時不需要再重新校核標準。

　　[實時的曲面診斷工具]：可以提供諸如任意截面的連續(xù)性、曲面反射線情況、高亮度線、光譜圖、曲率云圖和園柱型光源照射下的反光圖等多種方法，在設(shè)計的任何時候都可以查出曲面缺陷。

　　[有效的曲面連續(xù)性管理工具]：在復(fù)雜的曲面縫補等情況下，即使曲面進行了移動修改等操作，也能保證曲面同與之相連的曲面間的曲率連續(xù)，避免了乏味的手工再調(diào)整過程。

　　[強大的處理掃描數(shù)據(jù)能力]：根據(jù) Rainbow 圖法(相當于假設(shè)雨水從上面落下，由于形狀差異導(dǎo)致雨水流速差異)、曲率大小變化云圖法(對于一個完全光順的 class 1 曲面，相當于曲率大小變化為零，對于兩個不同曲面，此值會不同)將掃描數(shù)據(jù)分開，這樣可以很快地捕捉產(chǎn)品的主要特征，并迅速建立各個相應(yīng)曲面，避免了費事的分析和處理。

　　正是由于 Imageware 在計算機輔助曲面檢查、曲面造型及快速樣件等方面具有其它軟件無可匹敵的強大功能，使它當之無愧的成為逆向工程領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。

　　Geomagic Studio

　　由美國 Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三維檢測軟件 Geomagic Studio 可輕易地從掃描所得的點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并可自動轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面。該軟件也是除了 Imageware 以外應(yīng)用最為廣泛的逆向工程軟件。

　　Geomagic Studio 主要包括 Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五個模塊。主要功能包括：

　　自動將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形(Polygons)

　　快速減少多邊形數(shù)目(Decimate)

　　把多邊形轉(zhuǎn)換為 NURBS 曲面

　　曲面分析(公差分析等)

　　輸出與 CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等)

　　1.從CAD數(shù)模得到的產(chǎn)品模型

　　2.將CAD模型讀入 Geomagic Studio

　　3.CAD 設(shè)計模型與從實際模型掃描所得的點云數(shù)據(jù)(不同坐標系)

　　4.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對合

　　5.掃描數(shù)據(jù)與CAD模型的自動對齊

　　6.誤差以彩色圖形直觀顯示

　　7.用戶可標出任意點誤差

　　8. Qualify 的結(jié)果可以輸出為 HTML 格式

　　CopyCAD

　　CopyCAD 是由英國 DELCAM 公司出品的功能強大的逆向工程系統(tǒng)軟件，它能允許從已存在的零件或?qū)嶓w模型中產(chǎn)生三維CAD模型。該軟件為來自數(shù)字化數(shù)據(jù)的 CAD 曲面的產(chǎn)生提供了復(fù)雜的工具。CopyCAD 能夠接受來自坐標測量機床的數(shù)據(jù)，同時跟蹤機床和激光掃描器。

　　CopyCAD 簡單的用戶界面允許用戶在盡可能短的時間內(nèi)進行生產(chǎn)，并且能夠快速掌握其功能，即使對于初次使用者也能做到這點。使用 CopyCAD 的用戶將能夠快速編輯數(shù)字化數(shù)據(jù)，產(chǎn)生具有高質(zhì)量的復(fù)雜曲面。該軟件系統(tǒng)可以完全控制曲面邊界的選取，然后根據(jù)設(shè)定的公差能夠自動產(chǎn)生光滑的多塊曲面，同時，CopyCAD 還能夠確保在連接曲面之間的正切的連續(xù)性。

　　該軟件的主要功能如下：

　　數(shù)字化點數(shù)據(jù)輸入

　　DUCT 圖形和三角模型文件

　　CNC 坐標測量機床

　　分隔的 ASCII 碼和 NC 文件

　　激光掃描器、三維掃描器和 SCANTRON

　　PC ArtCAM

　　Renishaw MOD 文件

　　點操作

　　能夠進行相加、相減、刪除、移動以及點的隱藏和標記等點編輯

　　能夠為測量探針大小對模型的三維偏置進行補償

　　能夠進行模型的轉(zhuǎn)換、縮放、旋轉(zhuǎn)和鏡像等模型轉(zhuǎn)換

　　能夠?qū)ζ矫妗⒍噙呅位蚱渌Ｐ瓦M行模型裁剪

　　三角測量

　　在用戶定義的公差和選項內(nèi)的數(shù)字化模型的三角測量，包括：

　　① 原始的——法線設(shè)置

　　② 尖銳——尖銳特征強化

　　③ 特征匹配——來自點法線數(shù)據(jù)的特征

　　④ 關(guān)閉三角測量——為了快速繪圖可以關(guān)閉模型

　　特征線的產(chǎn)生

　　邊界——轉(zhuǎn)換模型外邊緣為特征線

　　間斷——為找到簡單的特征(如凸出和凹下)而探測數(shù)據(jù)里的尖銳邊緣

　　能夠轉(zhuǎn)換數(shù)字化掃描線為特征線

　　輸入的數(shù)據(jù)——能夠從點文件中摘錄多線條和樣條曲線

　　曲面構(gòu)造

　　通過在三角測量模型上跟蹤直線產(chǎn)生多樣化曲面

　　在連接的曲面之間，用已存在的曲面定義帶有選項的正切連續(xù)性的邊界

　　使用特征線指導(dǎo)和加快曲面定義

　　曲面錯誤檢查

　　比較曲面與數(shù)字化點數(shù)據(jù)

　　報告最大限、中間值和標準值的錯誤背離

　　錯誤圖形形象地顯示變化

　　輸出

　　IGES、CADDS4X

　　STL ASCII 碼和二進制

　　DUCT 圖形、三角模型和曲面

　　分隔的 ASCII 碼

　　RapidForm

　　RapidForm 是韓國 INUS 公司出品的全球四大逆向工程軟件之一，RapidForm 提供了新一代運算模式，可實時將點云數(shù)據(jù)運算出無接縫的多邊形曲面，使它成為 3D Scan 后處理之最佳化的接口。RapidForm 也將使您的工作效率提升，使 3D 掃描設(shè)備的運用范圍擴大，改善掃描品質(zhì)。

　　多點云數(shù)據(jù)管理介面

　　高級光學(xué) 3D 掃描儀會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)(可達 100,000 ～ 200,000點)，由于數(shù)據(jù)非常龐大，因此需要昂貴的電腦硬件才可以運算，現(xiàn)在 RapidForm 提供記憶管理技術(shù)(使用更少的系統(tǒng)資源)可縮短您處理數(shù)據(jù)的時間。

　　多點云處理技術(shù)

　　可以迅速處理龐大的點云數(shù)據(jù)，不論是稀疏的點云還是跳點都可以輕易地轉(zhuǎn)換成非常好的點云， RapidForm 提供過濾點云工具以及分析表面偏差的技術(shù)來消除 3D 掃描儀所產(chǎn)生的不良點云。

　　快速點云轉(zhuǎn)換成多邊形曲面的計算法

　　在所有逆向工程軟件中，RapidForm 提供一個特別的計算技術(shù)，針對 3D 及 2D 處理是同類型計算，軟件提供了一個最快最可靠的計算方法，可以將點云快速計算出多邊形曲面。RapidForm 能處理無順序排列的點數(shù)據(jù)以及有順序排列的點數(shù)據(jù)。

　　彩色點云數(shù)據(jù)處理

　　RapidForm 支持彩色 3D 掃描儀，可以生成最佳化的多邊形，并將顏色信息映像在多邊形模型中。在曲面設(shè)計過程中，顏色信息將完整保存，也可以運用 RP 成型機制作出有顏色信息的模型。RapidForm 也提供上色功能，通過實時上色編輯工具，使用者可以直接對模型編輯自己喜歡的顏色。

　　點云合并功能

　　多個點掃描數(shù)據(jù)有可能經(jīng)手動方式將特殊的點云加以合并，當然，RapidForm 也提供一技術(shù)，使用者可以方便地對點云數(shù)據(jù)進行各種各樣的合并。

　　注：Roland 模具加工機隨機所附的 PixForm 軟件為 RapidForm 的 OEM 軟件。