2018年第2期
Special Reports综述
基于点云数据的逆向工程技术研究综述
王鑫龙孙文磊张建杰黄勇黄海博（新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830047）
摘要：在介绍了逆向工程的定义、逆向工程的流程及应用的基础上，综述了点云数据测量、数据预处理和
模型重构的研究现状。首先介绍了点云数据测量方法的分类，然后重点分析了点云数据拓扑关系建立的方法及K近邻域索引的研究，多视点云数据拼合的点位法、固定球法、优化匹配法、特征匹配法及辅助装置法的研究，滤波去噪的方法，孔洞修复的原理，数据精简的方法，特征提取和曲面重建的基本思想和研究成果，最后展望了逆向工程技术的发展方向。
关键词：逆向工程；点云数据预处理；模型重构；多视点云数据拼合；特征提取；前景展望
中图分类号：TP391.7TH164
文献标识码：A
DOI:10.19287/j.cnki.10052402.2018.02.010
Review on reverse engineering research based on point cloud data WANG Xinlong, SUN Wenlei, ZHANG Jianjie, HUANG Yong, HUANG Haibo(School of Mechanical Engineering，Xinjiang University,Urumqi 830047,CHN)
Abstract: On the basis of introducing the definition, the process and application of reverse engineering, the current
research status of point cloud data measurement,data preprocessing and model reconstruction are re viewed. Firstly, the classifications of point cloud data measurement methods are introduced, then focuses on the analysis of the establishment method of point cloud data topological relation and the re search of K neighborhood index, point positioning method for multi-view cloud data merging, fixed ball method, optimization matching method, feature matching method and auxiliary device method research, filter denoising methods, the principle of hole repairing, the method of data simplification, the basic idea and research result of feature extraction and surface reconstruction. Finally, the development direc tion of reverse engineering technology is prospected.
Keywords: reverse engineering; point cloud data pre-processing; model reconstruction; multiview point cloud
data merging; feature extraction; prospect
随着现代制造业全球化与市场化，全球制造业市
场竞争愈加激烈，产品生命周期越来越短，致使制造业企业不断追逐CAD/CAE/CAM/CNC等新技术，来提高产品设计与制造效率，缩短产品研发周期，保持企业竞争力。在企业不断追求产品快速设计与研发的过程中，逆向工程便应运而生。逆向工程，也称反求工程、反向工程和逆向设计，是以现有的先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，通过合适的测量方法获取实物或模型的离散点云数据，继而应用图形图像学、现代设计方法学、材料科学以及先进制造技术等学科知识进行点云数据处理、模型重构、系统性的分析、研究掌握其关键技术，从而演绎并得出该产品的几
何模型、材料特性、组织结构、工艺路线、功能特性及技术规格等设计要素，进而研发制造出更为先进的同类产品的一系列技术和过程的总称(1-4)。逆向工程流程：通过测量获得产品的点云数据，然后利用专门的递向工程软件或集成了逆向模块的正向CAD软件中进行点云理数据预处理、模型重构以及模型检测来生成高度还原的原产品CAD模型，而后在正向CAD软件中对重构CAD模型进行参数化修改及优化设计，最后利用优化后的CAD数据进行快速原型制造或快速模具制造完成新产品或模具的开发与制造。与传统正向工程相比，逆向工程具有更短的产品设计周期、更成熟的产品设计和更好的传承性等特点，可大大缩短产品
*2014年新疆大学博士启动资金（112-61180）；新疆高技术研究发展项目（201513102)；自治区公共技术服务体系建设项目（2015531096）
制造技术点机床万方数据
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