非接触式 光学测量 声学测量 磁学测量
破坏式——自动断层扫描
接触式测量机
工作方式：点触发，连续或间断式数据采集
特点：不受物体表面颜色及光照的限制，对物体边界 也能产生准确的测量结果
缺点：由于测头的限制，可能丢失某些测头不可到达 的细节数据 不能测量软材料 测量速度受到机构运动的限制
反求工程步骤
数据获取 Data Capture 数据预处理 Preprocessing 数据分块与曲面拟合 Segmentation
and Surface fitting CAD模型生成 CAD model creation
测量机分类
接触式 三坐标测量机（CMM coordinate measure machine ） 机械手
第三章 先进制造工艺技术
第五节 快速原型制造
反求工程出现
反求思维在工程中的应用源远流长，而提出这种术语 并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的
日本在60年代初提出科技立国方针：一代引进、二代 国产化、三代改进出口、四代占领国际市场
Reverse Engineering
反求工程定义
广义定义：针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和 应用技术的组合。它是以先进产品设备的实物、软件（ 图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作 为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材 料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索 其关键技术，进而开发出同类的先进产品。
贴标签定位
Atos测量数据
光照图
图像分析法
利用高分辨率的数码相机，拍摄多个图像，利用一个点在 多个图像中的相对位置，通过视差计算距离，从而得到点 的空间坐标 。
自动断层扫描 逐层去除材料与逐层扫描相结合的方法
1) 将待测零件用专用树脂材料（填充石墨粉或颜料）完 全封装，
2) 待树脂固化后，固定到铣床上，进行微吃刀量切削， 得到包含零件和树脂材料的截面，
测量机机体 底座、工作台、立柱、导轨、测头、驱动电机
高精度三维测量仪
花岗岩导轨 气压轴承 光学尺感应 无牙螺杆 自动触发探头
机械手式测量机
测量方法：操作者手 持测量手臂，末端探 针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录 坐标和探针手柄方向 ，通过串口线传到各
种软件包上
精度低，范围大 FaroARM手动式
laser stripe triangulation
原理图
23,000 points per second.
3D Scanners三维激光扫描仪（3D laser scanners）
Scantech三维激光 扫描仪非常便于安装 在所有CNC机床上， 无论其大小。可以安 装于任何3轴、5轴铣 床或3轴车床，激光 扫描仪比探针扫描仪 快10倍，还可以扫描 柔软和易碎的物体。
3D Scanner
•
CyberWare测量机
Cyberware公司的三维扫描仪，在80年代就被迪 斯尼等动画和特技公司采用，用于"终结者II"，"侏罗 纪公园"，"蝙蝠侠II"，"机械战警"等影片。还用于快 速雕塑系统。90年代的扫描仪可对人体全身扫描，给出 对象的多边形、NURBS曲面、点、Spline曲线方式描 述，可进行彩色扫描。扫描速率可达1.4万点/秒。 3030RGB型扫描物体的尺寸在30cm，深度方向测量 精度100-400μm，用于动画、人类学研究、服装设计 等方面。
包括：设计反求（几何、材料）、工艺反求等
狭义定义：根据实物模型的坐标测量数据，构造实物的 数字化模型（CAD模型），使得能利用CAD/CAM、 RPM、PDM及CIMS等先进技术对其进行处理或管理。
包括：几何形状的反求
反求工程目标
反求工程并不限于样件复制，目标是：在获得实物基 本数据的条件下，对数据进行必要的处理，对模型进 行分析、修改等 。
CyberWare测量机
构成： •平台 •传感器（光学系统） •计算机 •处理软件
Cyberware
激光测距法 激光束的飞行时间转化为被测点与参考平面间的距离
投影光栅法 采用普通白光将矩形光栅投影于物体表面，摄取变形
光栅图像，根据灰度值变化，算出空间坐标
ATOS流动光学三坐标测量系统
atos
3) 移到CCD摄像机下，对当前截面进行采样量化，由于 封装材料与零件存在明显边界，利用滤波、边缘提取 、纹理分析、二值化等数字图像处理技术进行边界轮 廓提取，得到各轮廓的坐标值。
4) 重复步骤2、3，再到铣床上切削，再分析。
自动断层扫描数据
测量中的问题
精度标定 透镜变形，非线性因素等的影响，存在系统传感误差
反求工程与正向工程
正向工程：（正向设计）是根据市场需求，提出目标和技术 要求，进行功能设计，变为产品 市场需求，设计要求―>设计师的创造性活动―>产品 怎么做
反求工程：从已知事物的济性、合理性、国产化的可能性等 等，再回溯这些信息的科学依据，即充分消化与吸收，更重 要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造 已知事物―>消化、再创造―>市场竞争的新产品 为什么这样做
3D Coordinate Measuring Machine
三坐标测量机（CMM）
一般工作台面是花 岗岩，测头为宝石
意大利COORD3公司 半桥式CMM测量机
龙门式CMM
CMM系统组成
计算机 控制零件程序的执行和进行结果处理，实现与外设的 通讯
数控设备 计算机和测量机的接口，控制测量机运动
Cimcore 手动式
接触式测量数据
光学测量机
激光三角形法 激光测距法 投影光栅法 图像分析法
特点：高速测量，短时间内测量大量的点 缺点：对表面粗糙和表面漫反射率敏感（如透明、高光）
激光三角形法
原理：激光带投射到被测物体表面，反射光在图 象传感器上成像，按照预设定的三角形光路原理 的测到被测物体的坐标，物体的全轮廓是通过多 轴可控机械运动辅助获得
不可测量性 阴影、障碍物，夹具 多个视点测量，再进行多视拼合
测量噪声 被测物体表面特征的影响 光洁度、表面涂层对光线的反射率 头发测量，粗糙表面的典型实例