逆向工程技术的应用和发展

逆向工程技术及其发展现状

【摘要】本文介绍了逆向工程的基本概念，重点分析的逆向工程技术过程，阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以及逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。

【关键词】逆向工程 CAD/CAM solidworks surfacer 反向

一、引言

在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。

二、逆向工程的概念

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。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。

随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。

图1

逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。从图1中我们可以看出，逆向工程的整个实施过程包括了测量数据的采集/处理、CAD/CAM系统处理和融入产品数据管理系统的过程。因此，逆向工程是一个多领域、多学科的系统工程，其实施需要人员和技术的高度协同、融合。

三、逆向工程的应用

逆向工程技术并不是孤立的，它和测量技术、CAD/CAM技术有着千丝万缕的联系。

从理论角度分析，逆向工程技术能按照产品的测量数据建立与现有CAD/CAM 系统完全兼容的数字模型，这是逆向工程技术的最终目标。但凭借目前人们所掌握的技术，包括工程上的和理论上的（如曲面建模理论），尚无法满足这种要求。特别是针对目前比较流行的大规模“点云”数据建模，更是远没有达到直接在CAD系统中应用的程度。

“点云”数据的采集有两种方法：一种是使用三坐标测量机对零件表面进行探测，另一种是使用激光扫描仪对零件表面进行扫描。采集到的数据经过CAD/CAM 软件处理后，可以获得零件的数字化模型和用于加工的CNC程序。图2所示为使用激光扫描仪测量的摩托车发动机砂型排气道点云图。

图2

在实际工作中，先采用LACUS150B激光扫描仪采集上百万个点数据，形成摩托车发动机砂型排气道外形轮廓，再用Surfacer逆向软件进行由点到面的处理，图3为用Surfacer软件生成的摩托车发动机砂型排气道曲面几何形状。

图3

数据采集完成后，用户可利用CAD软件加快逆向工程的处理过程。在理想情况下，CAD软件可用于：

■以任何格式输入虚拟的几何尺寸数据；

■处理采集到的点数据，有时甚至需要处理数亿个点数据序列；

■通过修改和分析，处理产生的轮廓曲面；

■将几何形状输出到下一级处理过程中；

■分析几何形状，估算整体形状与样品的差异。

最重要的是，软件能够允许用户以三维透视图的方式显示工件，它完整地定义了工件的形状，不再需要多个视角的投影图，设计者可直接对曲面轮廓进行再加工，而加工工人可以利用电子模型加工工件。

后处理软件通过以下方式缩短逆向工程的时间：

■通过平滑连续的曲线网络提高曲面的质量；

■省去了准备加工文件的时间

■不需要原型；

■运用各种分析工具提高产品质量。

可见，利用激光扫描仪扫描样品采集点数据，再应用Surfacer软件生成高质量曲面，相比直接在CAD系统中进行曲面造型，能节省数周的开发时间。另外，利用激光扫描仪采集的几何数据能生成符合工业标准格式的文件，如IGES、VDA-FS、ISOG代码、DXF和规定的ASCII、CAD/CAM格式，分析软件包至少能支持其中的一种格式。

制造加工刀具并对其进行检验是既耗时又费钱的过程。Surfacer软件能对各种复杂形状的样品进行快速完整的检验，从而使这一关键处理过程流水线化。用户能够参考三维模型精确地调整扫描数据，以便评估样品和所需加工工件之间的差别，并计算相关变量，用彩色图表的形式加以显示，从而为几何尺寸校验作出清晰完整的说明。

Surfacer软件的快速原型模块（RPM）能够快速利用数字化数据或利用其他系统的曲面几何形状生成原形，从而缩短了实际原型的数字化周期，新的RPM快速工具大幅度地提高了快速原型技术的水平。因此笔者认为，逆向工程技术与CAD/CAM系统是相辅相成的。现有CAD/CAM系统经过几十年的发展，无论从理论还是实际应用上都已经十分成熟，在这种情况下，现有CAD/CAM系统不会也不能为了满足逆向工程建模的特殊要求从系统底层结构上进行变更。另一方面，逆向工程技术中用到的大量建模方法完全可以借鉴现有CAD/CAM系统，不需要另外搭建新的平台。图4所示为用Solidworks三维软件生成的摩托车发动机砂型进排气道实体。

图4

基于这种分析，我们认为逆向工程技术在整个制造体系链中处于一个从属、辅助建模的地位，它可以利用现有CAD/CAM系统，帮助其实现自身无法完成的工作。有了这种认识，我们就可以明白为什么逆向工程技术（包括相应的软件）始终不是市场上的主流，而大多数CAD/CAM系统又均包含了逆向工程模块或第三方软件包这样一种情况。

四、逆向工程应用实例

图5所示为日本某品牌汽车的泵体。国内某企业为增强企业竞争力，节省开发时间，计划要在原有泵体的设计基础上进行再设计。逆向工程技术在其中起到了举足轻重的作用。

图5

在实际工作中，以该泵体为直接复制对象，整个复制过程的主要步骤如下：

（１）样本零件几何型面原始数据的获取。运用LACUSE150B激光扫描仪直接从模型中以CCD(光电偶合)方式获取点数据。（２）对采集到的数据进行必要的过滤与修正，剔除测量过程中由于各种因素及样本零件表面缺陷而造成的误差，从而获得构建样本零件原始几何模型的数据。（３）对所测得的数据进行必要的数学拟合，为进一步造型提供基础数据。（4）由于样本泵体的使用时间长，已发生了某些变化，因此在对零件应用功能充分理解的基础上，通过再设计对样本零件的原始数据作必要的修正，并产生一个新的泵体零件几何数字模型。（5）利用生成的数字模型进行零件的手板制作。（6）对手板零件进行几何形状与应用功能的检验，如果效果不好，根据实际情况，用工业油泥在手板零件的基础上进行手工完善，再利用激光扫描重新获取模型数据。重复步骤（3）、（4）的工作。（7）进行复制零件模具的加工制造，利用数控机床进行复杂曲面的加工。（8）在对模具进行试模后，对泵体零件进行几何形状与应用功能的检验。

在整个复制过程中，为了保证复制的精度与准确性，对复制过程中作了以下几个方面的考虑：（１）从零件应用的角度，综合考虑样本零件的数据获取与整个再设计过程，以提高复制精度和数据获取与处理的效率。（２）综合考虑测量工艺、制造工艺，这样能有效地控制由制造过程引起的各种误差，进而提高整个复制过程的精确度。（３）由于样本零件的复杂性，所以复制零件的检验是整个逆向工程中应引起足够重视的一环，是成功与否的关键。（４）充分了解样本零件的工作环境及其功能，才能在复制过程中学习先进的东西，提高与充实自己。

图5为用LACUSE150B激光扫描仪扫描之后，利用Surfacer处理点云、提取线、构造曲面之后，借助三维软件SolidWorks及Pro/ENGINEER进行再设计得到的三维模型。图6为泵体模具图。

图6

与CAD/CAM系统在我国几十年的应用时间相比，逆向工程技术为企业所接受只有十几年甚至几年的时间。时间虽短，但是逆向工程技术广阔的应用前景和对企业竞争力的巨大推动作用，已经引起了很多企业的关注。

五、逆向工程的其他应用领域

以上介绍的只是逆向工程的一部分应用，据有关资料报道，逆向工程还可用于许多领域。

损坏或磨损零件的还原：当零件损坏或磨损时，可以直接采用逆向工程的方法重构出CAD模型，对损坏的零件表面进行还原和修补。由于被测零件表面的磨损，损坏等因素，会造成测量误差，这就要求逆向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。

数字化模型检测：对加工后的零件，进行扫描测量，再利用逆向工程法构造出CAD模型，通过将该模型与原始设计的CAD模型在计算机上进行数据比较，可以检测制造误差，提高检测精度。

其他应用：在汽/机车、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逆向工程的痕迹。另外在医学领域逆向工程也有其应用价值，如人工关节模型的建立。

六、体会

逆向工程作为作为一种非常高效的产品设计思路和方法，可以迅速方便精确地获得实物的三维数据及模型。为产品提供先进的开发设计及制造的技术支撑，它改变了传统产品设计开发模式，大大缩短了产品开发的时间周期，提高产品研发的成功率。目前，逆向工程在各个领域中发挥着重要的作用，在可预见的未来，逆向工程将在制造加工业中得到更广泛的应用。

逆向工程及其关键技术

逆向工程及其关键技术 院（系）材料科学与工程 专业材料加工工程 学生 学号 2010年5月15日

逆向工程及其关键技术 摘要：随着现代制造业的迅速发展,反求技术在制造领域中的作用日趋重要。它作为一种新的产品设计思想和方法,已越来越广泛地应用于制造领域[1]。通过自动测量机对零件的扫描测量,得到点云,使用逆向造型设计方法,对其进行处理,得到实体模型后,通过工艺分析,生成加工程序代码,对零件进行数控模拟加工[2]。本文对逆向工程中的点云数据获得及输入、点数据的预处理、曲面重构及曲面分析方法进行了详细阐述。 关键字：逆向工程；曲面重构；点云；曲面分析 1 引言 在计算机技术飞速发展的今天,三维几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等各个方面。热点模具网在当今市场经济瞬息万变的环境下,能否快速地生产出合乎市场要求的产品已经成为企业成败的关键。而往往我们都会遇到这样的难题,在没有二维工程图纸或三维CAD数据的情况下,工程技术人员没法得到准确的尺寸,制造模具就更无从谈起。另外一方面,随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高,测量机也广泛地用于企业的质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器[3]。 2 逆向工程的系统及其关键技术 2.1 逆向工程的概念 逆向工程[4] (Reverse Engineering)也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行数据采集,根据测量数据进行计算机三维模型重建过程的总称。相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程而提出的。正向工程是泛指按常规的从概念设计到具体模型,再到成品的生产制造过程。而反求工程是从现有的模型(产品样件、实物模型等)经过一定的手段转化为概念和工程设计模型,如利用三维坐标测量机的测量数据对产品进行数学模型重构,或者直接将这些离散

四大汽车逆向工程软件简介

四大汽车逆向工程软件简介 四大逆向工程软件之一：Imageware Imageware 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfacer)进行处理即可获得class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、

1逆向工程关键技术

1.3 逆向工程中的关键技术 1.3.1 数据采集技术 目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度和经济性，还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上可以分为接触式(Contact)和非接触式（Non-contact）两种。 接触式包括三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，CMM）和关节臂测量机；而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围，具体选用何种测量方法和数据处理技术应根据被测物体的形体特征和应用目的来决定。目前，还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法。各种数据采集方法分类如图1.3所示。 在接触式测量方法中，CMM是应用最为广泛的一种测量设备；CMM通常是基于力-变形原理，通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形，检测出接触点的三维坐标，按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特殊要求，可达到很高的测量精度（±0.5μm），对物体边界和特征点的测量相对精确，对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效。主要缺点是效率低，测量过程过分依赖于测量者的经验，特别是对于几何模型未知的复杂产品，难以确定最优的采样策略与路径。

图1.3 逆向工程数据采集方法分类

逆向工程技术的应用

逆向工程技术的应用 仿制、仿造已经成为了我国一部分企业的固定生产方式，针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜，逆向工程的广泛应用在其中起到了不可忽视的作用。于是，经常有人将逆向工程和非法仿制联系在一起，甚至提出了知识产权保护等法律层面的问题。实际上，逆向工程代表了一种非常高效的产品设计思路和方法。本文从逆向工程设计的概念出发，阐述了现代制造业中逆向工程的概念以及逆向工程在模具制造等行业中的作用。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 一、引言 在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应

用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。 二、逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。

软件逆向工程技术研究

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软件逆向工程技术研究 作者：严秀， 李龙澍， YAN Xiu， LI Long-shu 作者单位：安徽大学,计算机科学与技术学院,安徽,合肥,230039;安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,安徽,合肥,230039 刊名： 计算机技术与发展 英文刊名：COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT 年，卷(期)：2009,19(4) 参考文献(22条) 1.Su Yang;Li Fan;Hu Sheng-ming Aspect-oriented software reverse engineering[期刊论文]-Journal of Shanghai Universi ty(English Edition) 2006(05) 2.郭耀;袁望洪;陈向葵再工程--概念及框架 1999(05) 3.Bisbal J Legacy Information Systems:Issues and Directions[外文期刊] 1999(09) 4.Boehm BW Software engineering economics 1981 5.Bellay B;Gall H A comparison of four reverse engineering tools 1997 6.张志猛面向对象软件的逆向工程[期刊论文]-计算机研究与发展 2003(07) 7.Davis Karhi Hogshead,angust-Ⅱ:A tool for step-by-step data model reverse engineering 1995 8.Di Lucca G A;Di Penta M;Antoniol G An approach for reverse engineering of web-based applications 2001 9.袁望洪;陈向葵;谢涛逆向工程的研究与发展 1999(05) 10.周立萍;陈平逆向工程发展现状研究[期刊论文]-计算机工程与设计 2004(10) 11.Pinzger M Harald gall:Pattern-supported architecture recovery 2002 12.Chikofsky E J;Cross J H Reverse engineering and design recovery:A taxonomy[外文期刊] 1990(01) 13.Rekoffjr M G On reverse engineering 1985(02) 14.王玉英;陈平;方海燕软件逆向工程的研究与发展[期刊论文]-西安工程科技学院学报 2006(06) 15.Fjeldstad R K;HamlenW T Application program maintenance study:Report to our repondents 1983 16.Demeyers;Ducasses;Nierstasao Object-Oriented Software Reengineering 2004 17.Muller Hausi A;Smith Dennis B Reverse engineer:A roadmap 2000 18.李伟华;李由实时软件逆向工程技术研究[期刊论文]-西北工业大学学报 2004(03) 19.李青山面向对象软件的动态模型设计恢复与体系结构抽象 2003 20.郭颖;钱渊逆向工程的应用研究和发展[期刊论文]-信息与电子工程 2004(06) 21.Biggerstaff T J Design recovery for maintenance and reuse 1989(07) 22.宋海鸿;陈平逆向工程在软件开发中的作用和应用现状[期刊论文]-电子科技 2002(01) 本文读者也读过(10条) 1.郭辉基于面向对象技术的软件逆向工程的研究与应用[学位论文]2006 2.郑文荣.王树宗.刘刚软件逆向工程应用研究[会议论文]-2008 3.张龙杰.谢晓方.袁胜智.ZHANG Long-jie.XIE Xiao-fang.YUAN Sheng-zhi C反编译中逻辑分支语句的识别及复合研究[期刊论文]-计算机工程与应用2010,46(13) 4.孔祥松软件逆向工程的研究与实践[学位论文]2006 5.张晓锋软件逆向工程相关技术研究与实现[学位论文]2007

逆向工程及其应用

逆向工程及其应用 一、什么是逆向工程 随着科技的发展和人们生活水平的提高，产品的性能和外形发生了很大的改变，原来粗大笨重的产品，正在被小巧玲珑，造型别致的产品所代替，工业产品设计正在成为一种热门的行业，根据人机工程学和美学原理设计的各种使用方便、线条流畅的产品，如轿车、家用电器等，随处可见，这些产品一般都是由一些空间自由曲面组成的，用传统的方法很难设计、制造出来;为了设计、制造这类产品和相应的工装具，必须使用CAD/CAM,多轴加工中心等先进技术，现代逆向工程技术就是在这祥的背景下产生的。 逆向工程RE (Reverse Engineering，也称反求工程)，是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转人到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这样的产晶设计过程珊们欢去“正向设计”过程。 逆向工程产品设计过程如图一所示，可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程;它针对现有的工件(样品或模型)利用3D数字化量测仪器准确、快速的测量出工件的轮廓坐标，并加以编辑、修改、建构曲面后，传至一般的CAD/CAM系统.再由CAM软件产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机床，制作出所需模具，或者送到快速原型成型机，将样品模型制作出来。逆向工程在某些方面很像我们常说的“仿制”;可以说，在我国正在成为世界制造中心的今天，逆向工程将大有用武之地。

逆向工程技术及其发展现状

摘要 与CAD/CAM系统在我国几十年的应用时间相比，逆向工程技术为企业所接受只有十几年甚至几年的时间。时间虽短，但是逆向工程技术广阔的应用前景和对企业竞争力的巨大推动作用，已经引起了很多企业的关注。 逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。逆向工程技术涉与计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。本文介绍了逆向工程的基本概念，重点分析的逆向工程技术过程，阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以与逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 【关键词】逆向工程CAD/CAM solidworks surfacer 反向工程、建模

目录 1 逆向工程简介 (1) 1.1逆向工程介绍............................. 错误!未定义书签。 1.2 逆向工程的应用 (3) 2 逆向工程应用实例 (6) 3 逆向工程的其他应用领域 (7) 参考文献 (8)

1 逆向工程介绍 1. 逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。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。 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。 逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上，只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟，广为业界引用。到最近四年来，发展

UGNX逆向工程应用试卷____答案

杭州博洋科技有限公司技术考核试卷 （UG基础类40%与逆向实践类60%）（A+B）单位姓名成绩 一、填空题（每题3分，共36分） 1、为了使所建立的模型随时按需要可变，应确保模型特征的参数化和相关性。 2、UG软件不支持中文文件名，文件名的后缀是 prt 。 3、三维造型设计步骤是新建文件、调用建模模块、调用建模工具建模、保存文件。 4、草图约束分为尺寸约束和几何约束两类。 5、UG NX实体建模的基准特征包括基准平面、基准轴、基准坐标系。 6、通过抽取几何体来复制面、区域或体实现创建作用。 7、为保证逆向造型的质量，造型过程中，不得随意修改产品的外形与尺寸，严禁出现主尺寸超差。在不确定情况下，产品定位孔洞应做到宁大勿小。 8、UGNX的逆向造型遵循：点、线、面、体的一般原则。 9、在UGNX中快捷键Ctrl+J表示编辑对象颜色、Ctrl+B表示隐藏几何体、Ctrl+R 表示旋转视图对象。 10、逆向造型质量判定标准有主要分造型范围、外观、精度与配合、 尺寸、干涉、拔模、工艺性。 11、UGNX：美国麦道飞机公司开发；利用NX建模模块，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状 12、一般来说，创建曲面都是从曲线开始的。可以通过点创建曲线来创建曲面，也可以通过抽取或使用视图区已有的特征边缘线创建曲面。 二、选择题（每题2分，共16分） 1、下列关于参数化描述正确的是（C ） A、参数化就是指对尺寸标注进行参数化处理 B、参数化是UGNX独有的特点 C、是使用“关联性约束”来定义和修改几何模型 D、参数化设计使设计过程变的更加复杂

2、选择下列（C）哪一项，可以在进行选择操作时只选一个边缘而选中所有相切边缘？ A、相连曲线 B、自动判断曲线 C、相切曲线 D、特征曲线 3、UGNX软件里的快捷键CTRL+SHIFT+U是表示（C）。 A、反隐藏 B、从隐藏的几何体中选取几何体 C、显示所有隐藏的几何体 D、隐藏选定的几何体 4、曲面上有一条样条曲线，如果要在曲面上将这条曲线偏置一段距离，应该（A）。 A、面上偏置曲线 B、表面偏置 C、偏置-〉曲线沿表面 D、编辑-〉变换-〉曲面样条 5、建模中，想用一些实体的边缘创建曲线集，应该用（D）命令来生成这些曲线。 A、转换-〉边缘到曲线 B、投影-〉边缘到曲线 C、抽取-〉Isoline曲线 D、抽取-〉边缘曲线 6、你希望创建的部件看起来真实感很强，应该用（A）方法显示。 A、用着色方式显示 B、显示隐藏边方式显示 C、带灰度的隐藏边显示 D、虚线显示隐藏边方式 7、第一次打开一个已经存在的部件，假如要想知道一个样条曲线的详细信息，应该用（D）菜单选项。 A、信息-〉自由形状-〉样条曲线 B、编辑-〉样条曲线 C、帮助-〉样条信息 D、信息-〉样条曲线 8、草图是（D） A、位于同一平面上的曲线集 B、艺术家的图纸，作为最初的草稿 C、从其他图形系统来的粗略的图象 D、一个命名的曲线集合，在指定的平面上 三、判断题：（正确写√，错误写×）（每题3分，共18分） 1、不封闭的截面线串不能创建实体。（×） 2、逆向造型中连线的方法是：先圆后直,再样条曲线。（×） 3、构建曲面时，所有构造线必须光顺连接,也就是相切或曲率连续。（√） 4、不规范的曲面间要用网格来桥接。（√） 5、逆向造型过程中所有的为了保证过点应全部用样条曲线。（×） 6、实体在求和时，通常要求求和的对象之间有相交的部分，如果没有相交部分，则不能求 和，如果两实体共面，可以求和。（√）

逆向工程技术的内容及其应用范围

一、逆向工程技术的内容及其应用范围 随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。 所谓逆向工程技术，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。传统的产品设计一般需要经过图1所示的设计过程。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。它的设计流程如图2所示，与图1的不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。 一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容： (1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。 (2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。 (3)损坏或磨损零件的还原。 (4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。 逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。 二、逆向工程技术实施的条件 1.逆向工程技术实施的硬件条件 在逆向工程技术设计时，需要从设计对象中提取三维数据信息。检测设备的发展为产品三维信息的获取提供了硬件条件。目前，国内厂家使用较多的有英国、意大利、德国、日本等国家生产的三坐标测量机和三维扫描仪。就测头结构原理来说，可分为接触式和非接触式两种，其中，接触式测头又可分为硬测头和软测头两种，这种测头与被测头物体直接接触，获取数据信息。非接触式测头则是应用光学及激光的原理进行的。近几年来，扫描设备有了很大发展。例如，英国雷尼绍公司的CYCLON2高速扫描仪，可实现激光测头和接触式扫描头的互换，激光测头的扫描精度达0.05mm，接触式扫描测头精度可达0.02mm。可对易碎、易变形的形体及精细花纹进行扫描。德国GOM公司的ATOS扫描仪在测量时，可随意绕被测物体进行移动，利用光带经数据影象处理器得到实物表面数据，扫描范围可达8m×8m。ATOS扫描不仅适于复杂轮廓的扫描，而且可用于汽车、摩托车内外饰件的造型工作。此外，日本罗兰公司的PIX-30网点接触式扫描仪，英国泰勒·霍普森公司的TAL YSCAN 150多传感扫描仪等，集中体现了检测设备的高速化、廉价化和功能复合化等特点。为实现从实物——建立数学模型——CAD/CAE/CAM一体化提供了良好的硬件条件。不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。在实际三坐标测量时，应该根据测量对象的特点以及设计工作的要求确定合适的扫描方法并选择相应的扫描设备。例如，材质为硬质且形状

逆向工程技术的应用和发展

逆向工程技术及其发展现状 【摘要】本文介绍了逆向工程的基本概念，重点分析的逆向工程技术过程，阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以及逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 【关键词】逆向工程 CAD/CAM solidworks surfacer 反向 一、引言 在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。 二、逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。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。 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。

逆向工程技术与应用研究

机械CAD /CAM 逆向工程技术与应用研究 姓名：李倩 学号：S2******* 专业：机械设计及理论

逆向工程技术与应用研究 摘要：随着社会的迅速发展，传统意义上的正向产品开发设计和制造模式已经不能满足企业的需要。逆向工程以产品开发周期大大缩短这一特点而在现代企业中的地位日益重要。随着逆向工程技术的不断发展，其应用领域也日益广泛。本文阐述了逆向工程的基本概念，介绍了主要的逆向工程硬件及商用软件，并重点介绍了数据测量、数据处理、模型重建等逆向工程中的关键技术，最后对逆向工程的发展前景进行了展望。 关键词：逆向工程；硬件；软件；关键技术；发展前景 1引言 由于零件形状十分复杂，很难准确地在CAD软件上设计出实体模型，而通过手绘或手工捏塑来设计产品，其原型很难完全在CAD软件中体现。在没有图样和参数情况下，用传统方法仿制产品较困难也不够准确，计算机模型比实体模型缺少“真实感”和可“触摸性”，市场上的许多三维CAD软件可能对某些产品造型设计而言，并不十分适用，况且计算机模型本身也需要检验。针对上述问题，提出逆向工程技术。逆向工程（Reverse Engineering，RE）产生于20世纪80年代末至90年代初，广泛应用于精密测量和质量检验领域，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造，称为“实物逆向工程”（简称逆向工程）。 2逆向工程概述 1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。逆向工程，也称反向工程、反求工程，广义的讲它是在已知某种产品的有关信息（包括硬件、软件、照片、广告、情报等）的条件下，以方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，回溯这些信息的科学依据，即寻求这些信息的先进性、积极性、合理性、改进的可能性等，达到充分消化和吸收，然后在此基础上改进、挖潜进行再创造；狭义

逆向工程关键技术的研究

逆向工程关键技术的研究 姓名:于海江 学号:1082000504 班级:10级5班 专业:车辆工程 沈阳理工大学研究生学院 2011年3月

摘要 逆向工程技术能够降低成本、缩短交货时间、提高产品质量，提高企业在市场中的竞争力，在产品开发中具有重要的作用。本文对逆向工程中的关键技术进行了深入的研究和探讨。 本文主要研究了逆向工程技术的三个关键环节:数据采集、数据处理和曲面重构。依据样件模型的外形特征，总结归纳了规划测量路径的策略，在对各种测量方法研究、对比和分析的基础上提出了数据采集方法选择的原则;结合实例研究了数据重定位、噪声去除、数据精简、数据光顺和数据分割五种数据处理技术，探讨了不同形状点云数据应采取的具体处理方法，提出了点云数据处理的原则;通过对比分析Bezier曲线曲面、B一Spline曲线曲面、NURBS曲线曲面三种曲面的数学模型，得出NURBS曲线曲面具有诸多优点，己成为当前曲线曲面模型的主流，合理的规划路径、恰当的选择数据采集方法和数据处理方法能够构建高品质的曲面，而且能量光顺算法也能够提高曲面的光顺程度。该论文的研究工作丰富了工业产品造型设计的理论和方法，将促进逆向工程在工业设计中的应用和推广。 关键词:逆向工程点云数据 NURBS曲线曲面重构曲面光顺 1.1逆向工程概述 “逆向工程”(Reverse Engineering，RE)，也称反求工程、反向工程等 逆向工程起源于精密测量和质量检验，它是设计下游向设计上游反馈信息的回路 [1] 传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，最后通过检测和性能测试，这种开发模式的前提是已完成了产品的蓝图设计或CAD造型，称为预定模式(Prescriptive Model)，我们也称之为正向工程(或顺向 工程)。正向工程流程如图1-1所示。 图1-1正向工程开发流程图 Fig.1-1 Forward engineering flow chart 产品的逆向工程是根据零件(或原型)生成图样，再制造出产品。它是 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、照片等)作为研究平台，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，是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术 的结合[2] 。逆向工程的流程如图1-2所示。广义的逆向工程包括形状(几何)逆向、

逆向工程的研究现状和发展前景

摘要：随着测量技术和计算机技术的发展，以实体为研究对象，利用逆向工程技术对产品进行建模、仿真、优化及新产品开发成为现代设计的一大热点。本文阐述了逆向工程的基本概念及通过工业及医学的两个例子来说明逆向工程的应用，并对逆向工程的前景进行展望。关键词：逆向工程模型重建有限元数据测量技术 1.引言 逆向工程也称反求工程或反向工程[1]，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。 从广义讲，逆向工程可分以下三类[2]： （1）实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。 （2）软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类：既有实物，又有全套技术软件；只有实物而无技术软件；没有实物，仅有全套或部分技术软件。 （3）影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。

目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的C A D ，称为“实物逆向工程”。逆向工程与顺向工程如下图1 所示： 图1 逆向工程与顺向工程 2 逆向工程数据测量技术[3- 4] 数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散 点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。其测量原理是：将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内，可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。 现有的数据采集方法主要分为两大类： （1）接触式数据采集方法 接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据 采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。 接触式数据采集通常使用三坐标测量机，测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向，确定测量点数及其分布，然后确定测量的路径，有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采

四大逆向工程软件的特点

Image ware Imagew are 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfac er)进行处理即可获得c lass 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。 Imagew are 逆向工程软件的主要产品有： Surfac er――逆向工程工具和c lass 1 曲面生成工具 V erdic t――对测量数据和CAD数据进行对比评估 Build it――提供实时测量能力，验证产品的制造性 RPM――生成快速成型数据 View――功能与V erdict 相似，主要用于提供三维报告 Imageware 采用NURB 技术，软件功能强大，易于应用。Imageware 对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX 工作站、PC 机均可，操作系统可以是UNIX、NT、Windows95 及其它平台。

逆向工程三维建模关键技术

. 逆向工程与快速原型技术 （综合技能训练及评价） 题目逆向工程三维建模关键技术 综合创新训练 姓名******* 学号*********** 专业班级机制**** 授课教师****** 分院机电与能源工程分院 完成日期**** 年**月*日 宁波理工学院

绪论 (3) 0.1什么是逆向工程 (3) 1.2逆向工程的基本操作步骤 (4) 第一章点云摆正综合练习 (4) 1.1目的和意义 (4) 1.2 点云数据摆正的原理及实现流程 (5) 1.3 点云数据摆正综合练习及具体实现步骤 (5) 第二章逆向建模特征线构建技术 (19) 2.1 目的和意义 (19) 2.2 曲面对齐与拼接的原理及实现流程 (19) 2.3曲面对齐与拼接综合练习及具体实现步骤 (19) 3.1 目的和意义 (40) 3.2 曲线构建的原理及实现流程 (41) 3.3 曲线构建及具体实现步骤 (41) 4.1 目的和意义 (45) 4.2 曲面重构的原理及实现流程 (45) 4.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (45) 第五章：点云数据修补综合练习 (51) 5.1 目的和意义 (51) 5.2 曲面重构的原理及实现流程 (52) 5.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (52)

第六章总结与反思 (60) 绪论 0.1什么是逆向工程 逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同,逆向工程是对已有的产品零件或原型进行CAD模型重建，即对已有的零件或实物原型，利用三维数字化测量设备准确的、快速的测量出实物表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建实物CAD模型的过程，它属于产品导向（product oriented）。逆向工程不是简单的再现产品原型，而是技术消化、吸收，进一步改进、提高产品原型的重要技术手段；是产品快速创新开发的重要途径。通过逆向工程掌握产品的设计思想属于功能向导。

逆向工程技术的应用与研究

逆向工程技术的应用与研究 宫文峰，黄美发 （桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004） 来稿日期：2012-03-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目（50865003）；广西制造系统与先进制造技术重点实验室主任课题（桂科能11-031-12_004） 作者简介：宫文峰，（1987－ ），男，山东泰安人，硕士研究生，研究方向：机械振动与CAE 技术；黄美发，（1962-），男，广西蒙山人，博士，教授，博士研究生导师，主要研究方向：机电系统精度设计和智能测量方法 1引言 在机械设计制造领域中，有许多复杂零件需要进行逆向反求设计。如特殊设计制作的流线型曲面、 以试验修正法设计的叶片、采用真实比例制作的泥塑模型等，这些零件大多数没有特定的设计公式、 造型准则，通常由许多设计师、工艺师、美化师等联合手工试制的，对这些特殊设计的经典零件进行复制再现原设计就用到逆向工程技术。 在逆向工程中，对模型数据点的采集精度极为重要，业内常用到现代精密测量仪器：三坐标测量机（CMM ）。随着CMM 的广泛应用，人们逐渐发现传统的以几何学为基础的测量技术与现代数字化测量技术的测量方法有很大差异，存在CMM 测量的结果与按传统方法检测的结果不完全相同，传统标准已不再适应现代制造技术的需求[1]。新一代GPS 标准体系是以计量数学为基础的新型国际标准，给三坐标测量机的应用提供了标准依据，为CMM 在逆向工程中的应用提供了有利条件。 2逆向工程的概述 逆向工程（Reverse Engineering ，RE ），也称为反求工程或反向工程，起源于精密测量技术，它是设计下游向设计上游反馈 信息的回路，成为实现新产品快速开发的重要技术手段[2]。随着CAD/CAM/CAT 技术的快速发展，为逆向工程的应用提供了有利条件。传统的产品设计通常是从概念设计到图样绘制，再制造出产品，称之为顺向工程；逆向工程即是对零件或原模型提取数据生成图样，再制造产品，如图1所示[2]。 逆向工程 顺向工程图纸实物 CAD 建模数据采集 数据处理 CAM/RP CAM/RP CAD 建模 产品图纸 产品 图1顺向工程与逆向工程 Fig.1Sequential engineering and reverse engineering 3三坐标测量机 三坐标测量机（Coordinate Measuring Machines ，简称CMM ）是近40年发展起来的一种高效率的新型三维精密测量仪器。如今越来越多的复杂零件需要进行精密测量，而传统的测量方法无法达到要求的精度，三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑[3]。如图2所示。 摘 要： 在逆向工程领域中，实物表面的测量精度非常最要，而现行标准因内容缺失制约了现代数字化测量仪器的应用。为解决此类问题，提出逆向工程现代设计体系模型，拟采用新一代GPS 标准指导三坐标测量机，联立计算机和数控加工中心，形成一个封闭环的现代设计体系。介绍了逆向工程、三坐标测量机、新一代GPS 的概念和原理，分析了模型的组成和应用及，阐述了对新一代GPS 的看法。最后，结合实例说明了CMM 在逆向工程中的应用。 关键词：逆向工程；新一代GPS ；三坐标测量机中图分类号：TH16；TH166 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2013）01-0110-03 Application and Research of Reverse Engineering Technology GONG Wen-feng ，HUANG Mei-fa （School of Mechanical and Electrical Engineering ，Guilin University of Electronic and Technology ，Guangxi Guilin 541004，China ）Abstract ：The measurement accuracy of objective surface data is very important in the field of reverse engineering （RE ）.The lack of existing geometrical product specification （GPS ）restricted the application of modern digital measuring instruments.In order to solve those problems ，it proposes the modern design system model of the reverse engineering.It uses a new generation of GPS standards to guide the coordinate measuring machine.It connects the computer and CNC machining centers.And it forms a closed modern design system.It introduces the concepts and principles of the RE ， CMM and a new generation of GPS .And it analyzes the composition and application of the model.The views of the new generation of GPS are elaborated.Finally ，it illustrates the application of CMM in RE with an example. Key Words ：Reverse Engineering （RE ）；New Generation of Gps ；Coordinate Measuring Machine （CMM ） Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第1期2013年1月 110

逆向工程的现状及应用

逆向工程的现状及应用 逆向工程是近年来发展起来的消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法以及应用技术的组合，其主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况：（1）在产品仿制中的应用 有时，拟合制作的产品没有原始的设计图档，而是由委托单位交付样品或实物模型，请制作单位复制。传统的复制方法是用立体雕刻机或三轴仿形铣床以1: 1的比例制作模具，再生产产品。这种方法属于模拟型复制，其缺点是无法建立工件尺寸图档，因而也无法用现有的CAD软件对其进行修改，故已渐为新型的数字化逆向工程系统所取代。在这种情况下，在对零件原形进行三维反求的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码，加工复制出一个相同的零件。 （2）在新产品设计中的应用 随着工业技术的发展以及经济的发展，消费者对产品的要求越来越高。为赢得市场竞争，不仅要求产品的功能先进，而且要求外形美观。而在造型中针对产品外形的美学设计，已不是传统训练下的机械工程师所能胜任的。一些具有美工背景的设计师们可利用CAD技术构想创新的美观外形，再以手工方式塑造出模型，如木模、石膏模、粘土模、胶模、工程塑胶模、玻璃纤维模等，然后再以三维测量的方式建立曲面模型。在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。 （3）在旧产品改进中的应用 在对旧产品改进时，有时并没有零件的CAD模型，因此需要利用逆向工程技术建立产品的几何模型，然后再利用传统的CAD软件对原设计进行改进。当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试(如风洞实验等)建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。 （4）在RPM (Rapid Prototyping Manufacturing，快速原型制造)中的应用快速原型制造(又称RP技术)是80年代后期兴起的一种基于材料累加法的高 5 新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一次重大突破。RPM综合了机械、CAD,数控、激光以及材料科学等各种技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，用以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短了产品的研制周期。而以RP系统为基础的快速工装模具制造(Quick Tooling/Molding)和快速精铸技术(Quick Casting)等则可实现零件的快速制造(Quick Manufacturing)。 为应用该项技术，首先应该有产品的三维几何模型。尽管己经出现了许多成功的三维CAD软件，但运用这些软件建立一个复杂的零件模型，仍相当费时。有时工程界提供的是实物，需要由实物制造模具或作设计上的改进，因此在RPM中经常利用逆向工程技术来建立产品的几何模型。此外，在计算机图形和动画、工艺美术和医疗康复工程等领域，也经常需要根据实物快速建立物体的三维几何模型。另一个重要的应用如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计.这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程。因此，逆向工程技术在这些领域中也具有重要的应用价值。