本文介紹了香水瓶的CopyCAD逆向反求應用相關內容。

　　在當今的市場經濟的瞬息萬變的環境下，能否快速地生產出合乎市場要求的產品就成為企業成敗的關鍵，而往往我們都會遇到這樣的難題，就是客戶給你的只有一個實物樣品或手板模型，沒有二維工程圖紙或三維的CAD數據，工程人員沒法得到準確的尺寸，制造模具就更無從談起。另外一方面，隨著測量技術的不斷發展和對產品檢測要求的提高，測量機也廣泛地用于企業的質量檢測部門。逆向工程成為滿足這一需求的利器。

　　逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程，是指用一定的測量手段對實物或模型進行數據采集，根據測量數據進行計算機三維模型重建過程的總稱。逆向工程的基本準則，逆向(反求)處理結果的保型性(幾何模型的精度)是最基本、最主要的要求。逆向工程系統對3D模型處理便捷性是另一個非常重要的內容。與傳統的設計制造方法不同，逆向工程是在沒有設計圖紙或圖紙不完整，而有樣品的情況下，利用激光、照相儀或CMM設備來測量樣品表面數據或輪廓外形，加以點數據處理、三角片實體創建、三維實體模型重構，然后通過CAM系統進行數控編程，直至利用CNC加工機床或快速成型機來制造產品。

　　CopyCAD是英國DELCAM公司的逆向工程模塊，是世界上最優秀的逆向工程軟件之一。它可接受來自三座標測量機后激光掃描儀等的數據，快速編輯數字化數據，快速創建出高質量、復雜的表面。該系統能完全控制表面邊界的選擇，自動形成符合規定公差的平滑、多面塊曲面，并能很好的保證相鄰表面之間相切的連續性。CopyCAD可以同時輸出三角片和曲面，是一雙輸出系統，成功地解決了逆向工程煩瑣、耗時的問題，可節省時間70%-90% 為汽車行業。塑膠工業等領域開辟出快速逆向的新道路。下面筆者利用給一家客戶做的香水瓶的過程，介紹一下使用CopyCAD的使用技巧和經驗。

　　把采集的香水瓶的點云數據讀入到CopyCAD中，然后利用無序掃描三角化向導生成高精度的三角片數據。CopyCAD支持多種測量機的數據格式，包括ASCII、G-代碼、CMM、Iges、雷尼紹MOD文件、3D Scanner文件、激光掃描數據、STL等等。CopyCAD提供了多種由點生成高精度三角片實體模型的方式，這些點可以是由單向有序平行掃描、多向有序平行掃描、閉合有序平行掃描、無序點掃描等等生成的。三角片實體模型可以讀入到Delcam的另外的一個模塊，支持2軸到5軸的專業加工軟件PowerMILL中直接進行數控編程。

圖1香波瓶的點云數據

　　利用CopyCAD中的整理三角形的高級功能對該香水瓶的局部粗糙的三角片進行精細處理，整理三角形的功能按公差增加額外的三角形到模型中，并保證增加的三角形與相鄰的三角形保持切矢連續關系。如下圖，香水瓶局部的三角形整理后更精細了。

　　利用CopyCAD中的交互三角形的高級功能對該香水瓶的局部位置進行光順和修磨。交互三角形功能中也提供了一擦除工具，可以擦除任何已發生的改變。如下圖，局部有缺陷的位置經光順和修磨后表面質量大大提高。

　　利用CopyCAD中的摹仿變形三角形的高級功能對該香水瓶的尺寸進行修改。摹仿變形功能可以通過旋轉、移動、或縮放指定區域的方法來變換模型的一個指定區域，此新功能在實際工作中有很多地方都可用到，從壓縮或擴展區域到凹陷和反彈補償，都可以通過修改一個區域并調配連接其余模型的其它區域來實現。

　　特征線的提取和曲面的構造。特征線的提取是整個曲面重構的關鍵，根據該模型的特點，可以利用CopyCAD提供的強大的構造線的功能來提取。CopyCAD可以利用模型的外輪廓生成特征線，可以由不連續的邊緣生成特征線、可以由任意點生成特征線等等。利用生成的特征線，使用CopyCAD中的曲面造型向導構建出香水瓶的曲面(如下圖)，CopyCAD也提供了Surface模塊，集成了設計軟件的曲面造型和曲面編輯功能，利用特征線直接來構造曲面，并可以對曲面進行光順、倒角等等。

圖6 最終的香水瓶的全圖

　　在CopyCAD中創建完香水瓶的曲面模型后，用CopyCAD的誤差分析功能，比較分析重構的三維模型和掃描的點云之間的偏差。通過用彩色云圖將差異顯現出來，很直觀地就可以了解到曲面與點云之間的差異值。

　　逆向工程技術在產品研究開發中是一項開拓性、實用性和綜合性很強的技術。采用CopyCAD的逆向工程技術，不僅能夠快速得到實物的精確數字模型的復制品，而且還可以進一步修改并生成新的數學模型和產品工程圖，從而使產品的消化吸收和二次開發工作準確快捷。使用CopyCAD，不但縮短了我們的產品開發周期，而且大大提高了產品創新的成功率。