逆向工程基本概念

逆向工程设计方法的应用和常用支持软件第一页，共十五页。一、逆向工程的基本概念和关键技术1、逆向工程的概念2、逆向工程的基本步骤3、逆向工程的关键技术第二页，共十五页。1、逆向工程的概念传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，我们称之为“正向设计”，是一个“从无到有”的过程。而产品的逆向工程是按照产品的引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物-原理-功能-三维重构-再设计”框架进行工作，是一种逆向思维的工作过程，是一个“从有到无”的过程。第三页，共十五页。1、逆向工程的概念逆向工程(ReverseEngineering，RE)，是一种以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序，技术文件等)或影像(图像、在照片等)作为研究对象，应用现代设计方法学、生产工程学，材料学和有关专业知识进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品的技术。其中实物反求的应用最为广泛。简单地说．逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。第四页，共十五页。2、逆向工程的基本步骤(1)分析阶段：对反求对象的功能原理，结构形状、材料性能、加工工艺等方面有全面深入的了解．明确其关键功能及关键技术，对涉及特点和不足之处做出评估。(2)再设计阶段：包括对样本模型的测量规划、模型的重构、改进设计，仿制等．(3)产品制造阶段。第五页，共十五页。3、逆向工程的关键技术1、反求对象的数字化方法与技术反求对象的数字化是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据。即样件表面的数据采集，使反求工程CAD缄默的首要环节。数据采集要求高效、高精度。2、三维模型重构技术所谓三维模型重构技术，就是根据所采集的样本级和数据在计算机内重构样本模型的技术。第六页，共十五页。二、逆向工程软件专门的逆向下程软件有：如美国的SDRC公司的IMAGEWARESURFACER；英国DELCOM公司的COPYCAD；英国RENISHAW公司的TRACE。许多主流的CAD／CAM软件中集成了反求工程模块，如UG／QuickShape；PR0／E中的PRO／ICEMSURF、PR0／DESIGNER;PRO／SCANTOOLS;CIMATRON中的REVERSEENGINEERING等。第七页，共十五页。三、逆向工程的应用(1)由于某些原因，在只有产品或产品的工装．没有图纸和CAD模型的情况下，却需要对产品进行有限元分析、加工、模具制造或者需要对产品进行修改等等，这时就需要利用反求工程手段将实物转化为CAD模型。第八页，共十五页。三、逆向工程的应用(2)对外形美学要求较高的零部件设计，例如在汽车的外形设计阶段是很难用现有的CAD软件完成的。通常都需要制作外形的油泥模型，再用反求工程的方法生成CAD模型。(3)将反求工程和快速原型制造(RPM)相结会，组成产品设计、制造、检测，修改的闭环系绕，实现快速的测量、设计、制造、再测量修改的反复迭代，高效率完成产品的初始设计。第九页，共十五页。三、逆向工程的应用(4)计算机辅助检测。企业在进行质量控制时，对于外形复杂的产品检测往往非常困难，这时使用逆向工程的方法对产品进行测量，并把测量到的大量数据点与理论模型进行比较，从而分析产品制造误差。第十页，共十五页。三、逆向工程的应用(5)损坏或磨损零件的还原：当零件损坏或磨损时，可以直接采用反求工程的方法重构出CAD模型，对损坏的零件表面进行还原和补修。由于被检测零件表面磨损、损坏等原因，会造成测量误差，这就要求反求工程系统具有推理和判断能力。例如，对称性、标准尺寸、平面间的平行和垂直等特性。最后，加工出零件。第十一页，共十五页。三、逆向工程的应用（6）数字化模型检测：对加工后的零件，进行扫描测量，再利用反求工程法构造出CAD模型，通过将模型与原始设计的CAD模型在计算机上进行数据比较，可以捡测制造误差，提高检测精度。（7）其他应用：在汽车、航天、制鞋、模具和消费性电子产品等制造行业，甚至在休闲娱乐行业也可发现反求工程的痕迹。第十二页，共十五页。基于逆向工程的摩托车覆盖件设计覆盖件是摩托车的重要组成部分，为了减小行驶阻力和外形美观，一般都做成复杂的自由曲面，设计时如果直接用CAD软件建模，不仅操作困难，而且十分耗时。在已有原型的基础上，采用逆向工程对摩托车覆盖件进行三维建模和重新设计将是一种有效的方法。以摩托车覆盖件为例，从实物原型的数据采集、点云数据的处理和实体建漠三个方面描述逆向工程的实现过程。第十三页，共十五页。基于逆向工程的摩托车覆盖件设计首先利用三维激光扫描仪对摩托车覆盖件表面进行测量，获取三维点云数据。然后在Imageware软件中进行点云的去噪处理、特征点的提取、特征曲线的构建和曲面的拼接。最后在Unigraphics软件中进行三维实体建模，为摩托车覆盖件的快速开发提供实体数据。在数据处理和实体建模的过程中，可以在原有基础上进行创新设计。第十四页，共十五页。内容总结逆向工程设计方法的应用和常用支持软件。传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，我们称之为“正向设计”，是一个“从无到有”的过程。而产品的逆向工程是按照产品的引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物-原理-功能-三维重构-再设计”框架进行工作，是一种逆向思维的工作过程，是一个“从有到无”的过程。逆向工程(ReverseEngineering，RE)，是一