Imageware 由美國 EDS 公司出品,是最著名的逆向工程軟件,正被廣泛應用于汽車、航空、航天、消費家電、模具、計算機零部件等設計與制造領域。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用于航空航天和汽車工業(yè),因為這兩個領域?qū)諝鈩恿W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)的設計流程首先根據(jù)工業(yè)造型需要設計出結(jié)構,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性能,然后再根據(jù)實驗結(jié)果對模型進行反復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。
隨著科學技術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,軟件功能強大,易于應用。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先進性,產(chǎn)品一經(jīng)推出就占領了很大市場分額,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成,對于每一個曲面,可根據(jù)特性判斷用用什么方式來構成。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??刂泣c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行重構等處理。
英國 Triumph Motorcycles 有限公司的設計工程師 Chris Chatburn 說:“利用 Surfacer 我們可以在更短的時間內(nèi)完成更多的設計循環(huán)次數(shù),這樣可以讓我們減少 50% 的設計時間?!?nbsp;
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。設計、工程分析、制造的標準都通過精心的構造過程考慮進去,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(相當于假設雨水從上面落下,由于形狀差異導致雨水流速差異)、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域的領導者。