ICS 01.100.01 J 04
中华人民共和国国家标准
GB/T 31053—2014
机械产品逆向工程三维建模技术要求
Technology requirements for three-dimensional modeling of
reverse engineering for mechanical products
2014-12-22 发布
2015-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 31053—2014
目 次
前言
范围规范性引用文件术语和定义缩略语 -般要求详细要求逆向工程三维模型精度评估
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8逆向工程三维模型发布与应用附录A（资料性附录）机械产品逆向工程的一般流程附录B（资料性附录）机械产品逆向工程三维建模一般过程附录C（资料性附录）逆向工程三维模型曲面重构的一般过程 GB/T 31053—2014
前言
本标准按照 GB/T 1.1一 -2009 给出的规则起草。 本标准由全国技术产品文件标准化技术委员会（SAC/TC 146)提出并归口。 本标准起草单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所、中机生产力促进中心、合肥瑞齐信息科
技有限公司、北京科新纪元信息技术有限公司。
本标准主要起草人：张红旗、肖承翔、陈帝江、胡祥涛、张深广、李岱松、王云锋、高宏伟、杨东拜。
I GB/T 31053—2014
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。 CAD计算机辅助设计(Computer Aided Design) CMM三坐标测量机(Coordinate Measuring Machining) CT计算机断层扫描（Computed Tomography） IGES初始化图形交换标准（Initial Graphics Exchange Standard) MRI核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging) STEP产品模型数据交换标准(Standard for the Exchange of Product Model Data)
5一般要求
机械产品逆向工程三维建模包括以下一般要求： a）机械产品逆向工程的一般流程参见附录 A; b）在三维建模前,应充分了解构建三维模型的应用需求；
在测量过程中,应根据实物的结构、工艺等特性确定相应的测量方案,以降低测量误差;
c）
d）对测量数据应进行处理,以降低或消除测量误差对后续建模的影响;
对测量数据应根据需要进行必要的格式转换，宜转化为 CAD系统能够识别的软件格式或标
e）
准的中间格式（如 IGES、STEP 等）； f） 逆向工程三维建模应考虑到进一步改进设计的要求； g） 不应有兀余元素存在，不应含有与逆向工程三维建模无关的几何元素; h） 三维模型在发布前,应对其进行检查和精度评估
详细要求
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6.1 建模流程
机械产品逆向工程三维建模流程参见附录B。 6.2 数据测量要求 6.2.1 测量方案的确定
逆向工程中,在对实物进行数据测量之前应确定最佳的数据测量方案。数据测量方案的确定应符合下列要求：
a）根据测量任务的不同,应确定最佳的测量方法; b） 对被测实物进行数据测量之前,应对其进行预处理，包括清洁和定位等； c） 对测量设备应进行标定,包括基准校准和精度设定等； d）对测量方案中的技术指标应进行不确定度评定; e）应确定合理的采样策略和方法。
6.2.2应用要求
按测量精度不同，需满足下列要求： a）对于高精度测量，一般指单轴最大测量不确定度小于 1×10-‘L[L 为最大量程,单位为毫米(mm)］，
2 GB/T 31053—2014
空间最大测量不确定度小于（2～3）×10-6L 的场合，宜采用触发式或连续式的接触式测量方法，但应避免对实物表面和探头造成损伤；
b）对于其他精度测量，宜采用光学式或非光学式的非接触式测量方法，如三角形法、结构光学法、
激光干涉法、计算机视图法、CT测量法、MRI测量法、层切法和超声波法等。 按测量对象类别不同，需满足下列要求： a）对于内腔测量及可测量性差的其他测量,如条件允许，宜采用非接触式的破坏性测量法,如层
切法等; b）对于外形轮廓的测量,宜采用非接触式的不破坏性测量法,如 CT 测量法、MRI 测量法和超声
波法等。
6.3数据处理要求 6.3.1数据过滤
为了获得精确的三维模型和几何特征的方便提取，可根据测量数据质量和三维建模要求，选择相应的滤波算法,对测量结果进行必要的滤波处理。 6.3.2数据平滑
为了得到平滑模型及提高轮廓识别度,可对测量结果进行平滑处理，以提高数据的平滑度。 6.3.3点云缝合
对于测量系统输出的不同坐标系下的多视点云数据，为了更加准确完整地描述实物的空间形态，应对点云进行拼合和变换处理,并将其统一到同一坐标系中。 6.3.4球头半径补偿
对于采用接触式测头测量时,应对所测得球心的坐标进行半径补偿处理。 6.3.5数据修约
对于高密度的点云数据，应进行数据修约处理，以降低数据的余度。数据修约应满足 GB/T 8170—2008中第3章对数值修约规则的要求和 GB/T 2822—2005 中第 3章对标准尺寸系列的使用要求。 6.3.6数据分割
根据组成实物外形曲面的子曲面类型,应将属于同一子曲面的数据进行分割。数据分割方法的选择包括下列要求：
a）对于曲面特征明显的被测实物，且采用接触式测量方法得到的数据，宜采用基于测量的分割
方法； b）对于曲面特征不明显的被测实物,宜采用基于边分割或面分割的自动分割方法。但对于包含
二次曲面的实物外形,应采用基于面的分割方法。
6.4三维模型曲面重构要求 6.4.1三维模型曲面重构过程
逆向工程三维模型曲面重构的一般过程参见附录C,通常包含以下内容： a）确定要创建曲面的类型;
3 GB/T 31053—2014
b）检查曲面,保证曲面足够精确和光滑; c）采用点云、曲线、曲面或其综合体创建曲面； d）缝合、合并曲面以满足位置相切或曲率连续的要求。
6.4.2三维模型曲面重构方法
逆向工程三维模型曲面重构过程中，应根据实物的几何特征、测量数据特点、产品设计需求、结构分析要求和模型用途等信息，选择一种或综合利用多种曲面重构方法进行三维模型的曲面重构。三维模型曲面重构方法一般包括：
a）按数据类型,分为有序点重构和散乱点重构等； b）按测量机类型,分为基于 CMM、激光点云、CT数据和光学测量数据重构等;
按造型方法，分为基于曲线的模型重构、基于曲面的直接拟合和基于特征及约束的模型重
c）
构等; d）按曲面表示方法，分为边界表示、B样条表示、三角面片和三角网格表示的模型重构等。
7逆向工程三维模型精度评估
7.1误差的来源
逆向工程三维建模精度评估主要针对的误差来源包括： a）原始误差； b）测量误差; c） 测头半径误差； d）娄 数据处理误差； e）造型误差; f）其他误差。
7.2 2精度量化评估指标的选择
精度量化评估指标常包括整体指标、局部指标、量化指标和非量化指标。精度量化评估指标的选择包括下列要求：
a）对于评估实物和模型总体的指标，如整体几何大小、体积、面积，以及几何特征间的几何约束关
系,孔、槽之间的尺寸和定位关系等,宜采用整体指标; b）对于评估曲面与实物对应曲面的偏离程度,宜采用局部指标； c）i 评估精度的数值大小，宜采用量化指标; d）对于曲面属性的评估,如表面的光顺性等,宜采用非量化指标,包括曲面的高斯曲率分布、光照
效果、法矢量和主曲率图等。
7.3 精度评估依据
逆向工程形成的三维模型精度评价应遵循以下原则： a）逆向工程三维模型的 CAD数据质量应满足GB/T 18784 中的要求; b）逆向工程三维模型应具备实用性； c） 逆向工程三维模型与物理产品或理论模型的实际误差应符合要求; d）逆向工程三维模型加工制造的样件应具有与物理产品等同或相近的功能和性能。
4 GB/T 31053—2014
逆向工程三维模型发布与应用
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逆向工程三维模型的发布与应用应满足 GB/T 26099.1一2010 中对三维模型的通用要求和 GB/T 26099.2- 一2010中第8章对三维模型的发布和应用要求。
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