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。

　　以前該軟件主要被應用于航空航天和汽車工業，因為這兩個領域對空氣動力學性能要求很高，在產品開發的開始階段就要認真考慮空氣動力性。常規的設計流程首先根據工業造型需要設計出結構，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，然后再根據實驗結果對模型進行反復修改直到獲得滿意結果為止，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據，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，其它許多行業也開始紛紛采用逆向工程軟件進行產品設計。以微軟公司生產的鼠標器為例，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，而且經過長時間使用也不易產生疲勞感卻是生產廠商需要認真考慮的問題。因此微軟公司首先根據人體工程學制作了幾個模型并交給使用者評估，然后根據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，最后再將模型數據利用逆向工程軟件 Imageware 生成 CAD 數據。當產品推向市場后，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，產品的市場占有率大幅度上升。

　　Imageware 逆向工程軟件的主要產品有：

　　Surfacer——逆向工程工具和 class 1 曲面生成工具

　　Verdict——對測量數據和CAD數據進行對比評估

　　Build it——提供實時測量能力，驗證產品的制造性

　　RPM——生成快速成型數據

　　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，產品一經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 的主要產品，主要用來做逆向工程，它處理數據的流程遵循點——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

　　讀入點陣數據。

　　Surfacer 可以接收幾乎所有的三坐標測量數據，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據，或是零件較大無法一次掃描完成，這就需要移動或旋轉零件，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，以保證結果的準確性。

　　通過可視化點陣觀察和判斷，規劃如何創建曲面。

　　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。提前作出規劃可以避免以后走彎路。

　　根據需要創建點的網格或點的分段。

　　Surfacer 能提供很多種生成點的網格和點的分段工具，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。

　　創建曲線。

　　根據需要創建曲線，可以改變控制點的數目來調整曲線。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性(連接、相切、曲率連續)。Surfacer 提供很多工具來調整和修改曲線。

　　三、曲面創建過程

　　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，可根據產品設計需要來決定。

　　創建曲面。

　　創建曲面的方法很多，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，也可以結合點陣和曲線的信息來創建曲面。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性，同時可以進行修改，例如可以讓曲面與點陣對齊，可以調整曲面的控制點讓曲面更光順，或對曲面進行重構等處理。

　　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完成更多的設計循環次數，這樣可以讓我們減少 50% 的設計時間。”

　　最新發布的 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：

　　[彈性的曲面創建工具]：可以在一個彈性的設計環境里非常方便的直接從曲線、曲面、或測量數據創建曲面，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，通過結合兩種方法的優點來獲益。

　　[動態的曲面修改工具]：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，避免了乏味的手工再調整過程。

　　[強大的處理掃描數據能力]：根據 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)將掃描數據分開，這樣可以很快地捕捉產品的主要特征，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。

　　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據創建出完美的多邊形模型和網格，并可自動轉換為 NURBS 曲面。該軟件也是除了 Imageware 以外應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：

　　自動將點云數據轉換為多邊形(Polygons)

　　快速減少多邊形數目(Decimate)

　　把多邊形轉換為 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數模得到的產品模型

　　2.將CAD模型讀入 Geomagic Studio

　　3.CAD 設計模型與從實際模型掃描所得的點云數據(不同坐標系)

　　4.掃描數據與CAD模型的自動對合

　　5.掃描數據與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軟件，它能允許從已存在的零件或實體模型中產生三維CAD模型。該軟件為來自數字化數據的 CAD 曲面的產生提供了復雜的工具。CopyCAD 能夠接受來自坐標測量機床的數據，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進行生產，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字化數據，產生具有高質量的復雜曲面。該軟件系統可以完全控制曲面邊界的選取，然后根據設定的公差能夠自動產生光滑的多塊曲面，同時，CopyCAD 還能夠確保在連接曲面之間的正切的連續性。

　　該軟件的主要功能如下：

　　數字化點數據輸入

　　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

　　能夠進行模型的轉換、縮放、旋轉和鏡像等模型轉換

　　能夠對平面、多邊形或其它模型進行模型裁剪

　　三角測量

　　在用戶定義的公差和選項內的數字化模型的三角測量，包括：

　　① 原始的——法線設置

　　② 尖銳——尖銳特征強化

　　③ 特征匹配——來自點法線數據的特征

　　④ 關閉三角測量——為了快速繪圖可以關閉模型

　　特征線的產生

　　邊界——轉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)而探測數據里的尖銳邊緣

　　能夠轉換數字化掃描線為特征線

　　輸入的數據——能夠從點文件中摘錄多線條和樣條曲線

　　曲面構造

　　通過在三角測量模型上跟蹤直線產生多樣化曲面

　　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性的邊界

　　使用特征線指導和加快曲面定義

　　曲面錯誤檢查

　　比較曲面與數字化點數據

　　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，可實時將點云數據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 掃描設備的運用范圍擴大，改善掃描品質。

　　多點云數據管理介面

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

　　多點云處理技術

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

　　快速點云轉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，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據以及有順序排列的點數據。

　　彩色點云數據處理

　　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

　　多個點掃描數據有可能經手動方式將特殊的點云加以合并，當然，RapidForm 也提供一技術，使用者可以方便地對點云數據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。