浅谈逆向工程技术.pdf

专题先进测量技术 n 谈逆向工程技术 向国玲 (永州职业技术学院，湖南永州，425000) 摘要：逆向工程技术是根据已经存在的实物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。本文简单介绍了逆向工程技 术的概念，实施原理，常用的软件以及它在工业制造领域的实际应用。 关键词：逆向工程技术。实施原理，软件。应用 25000) is to of or to of in of _一l 征 1前言 瞬息万变的产品市场中，能否快速地生产出合 乎市场要求的产品就成为企业成败的关键，而 往往我们都会遇到这样难题，就是客户给你的 只有一个实物样品或模型，没有图样或工程人员没法得到准确的尺寸。如果要制造模具就更 作者简介：向国玲，女，1 974年生，湖南永州人，讲 师，本科学历、学士学位，主要研究方向为机械设计与模 具为烦杂，用传统的雕刻方法，时间长而效果不佳，这 时候你就需要一个一体化的解决方案：从样品到数据 再到产品，逆向工程系统就专门为制造业提供了一个 全新、高效的三维制造路线。 逆向工程是以专案方式执行一模型的仿制工作。 往往拟仿制的产品没有原始设计图档，而是委托单位 交付件样品或模型，如鞋模、高尔夫杆的球头、玩 具、电器外壳结构等，要求制作单位复制出来。传统 的复制方法是用立体雕刻机或液压三次元靠模铣床制 作出一比一等比例的模具，再进行量产，这种方法称 2011年第8期(总第123期)N 进测量技术 为类比式复制，无法建立工件尺寸图档，也无法做任 何的外形修改，已渐渐地为新型数字化的逆向工程系 统所取代。 2逆向工程技术的概念 逆向工程(E)是对产 品设计过程的一种描述。是相对于现在的正向工程而 言，正向工程就是我们先设计有图纸，然后按图纸加 工出产品实物，而逆向工程是以目前已有的实物通过 三维激光超数及逆向软件处理，还原为电脑模型，并 且可以修改和改进。 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 入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这 样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。 逆向工程产品设计可以认为是一个“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。从这个意义上说，逆向工程 在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工业中 常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。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，需要利用逆向工程技术建立产品的三 维模型，进而利用此，逆 向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的 相关数字化技术和几何建模技术的总称。 逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过 程。从实践中我们可以得出，逆向工程的整个实施过 程包括了从测量数据采集、处理到常规最终与产品数据管理系统(合的过程。工 程的实施需要人员和技术的高度协同、融合。 3逆向工程实施原理 逆向工程在向工程技术 不是一个孤立的技术，它和测量技术及现有有着千丝万缕的联系。但是在实际应用过程中，由 54模具工程011年第8期(总第123期 于大多数工程技术人员对逆向工程技术不够了解，将 逆向工程技术与现有现有 往造成 人们对逆向工程技术的不信任和误解。 从理论角度分析，逆向工程技术能够按照产品的 测量数据重建出与现有型，这是逆向工程技术的最终实现目标。但是我们 应该看到，目前人们所掌握的技术，包括工程上的和 纯理论上的(如曲面建模理论)，都还无法满足这种 要求。特别是针对目前比较流行的大规模“点云”数 据建模，更是远未达到可以直接在。因此我们认为，目前逆向工程有论从理论还是实际应用 上都已经十分成熟，在这种状况下，现有会也不可能为了满足逆向工程建模的特殊要求变更 系统底层。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需要另外搭 建新平台。 基于这种分析，我们认为逆向工程技术在整个制 造体系链中处于从属、辅助建模的地位，逆向工程技 术可以利用现有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，而大多数方软件包这样一种情况。 4逆向工程技术的常用软件 逆向工程技术中的常用软件目前比较著名的有： (1)国向工程软 件，具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快 速构造出多张连续的曲面模型。 (2)，可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点 云数据构造的有良好的品质和曲 面连续性。观 地显示所构造曲面模型与实际测量数据之间的误差以 及平面度、真圆度等几何公差。 (3)国主要 处理测量数据的曲面造型。到制造、检测的全过程；包括多软件产品。集成。 (4)国向工程软 件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基 于可完成艺术品的测景建 模以及高级图形生成。、曲面生成、曲面检测的工具，用户可以方便地利 用以前构造的曲线网格经过缩放处理后应用到新的模 型重构过程中。 以 介绍的是目前较常见的逆向工程软件，在国内 能够见到的商品化的逆向工程软件均是国外的。国内 在逆向工程软件方面虽然也有研究，但是主要集中在 儿所高校。其中以清华大学、浙江大学、南京航空航 天大学在这方面的研究比较深入，这些研究成果也有 一些以软件产品形式出现，由于系统稳定性、可操作 性等方面的原因，这些研究性软件还没有完全具各与 国外商业化软件竞争的条件。 由国内逆向工程领域专业人士参与开发的逆向工程 软件该系统采用先进的几何引擎，运行稳定性好，具有良 好的可操作性。由于开发人员具有丰富的逆向工程实 施经验，因此系统中的功能设置、操作方式符合国内 用户的习惯，这是国外软件所无法具备的。另一个优势是价格优势，中具有极强的竞争力。同时，使用国产软件也是对 国内制造业和软件行业的支持。 5逆向工程在工业制造领域的实际应用 逆向工程在工业制造领域的实际应用主要包括以下 几个方面： (1)对产品外形美学有特别要求的领域，由于设 计师习惯于依赖3 此产品几何外形通常不是应用先制作出全尺寸的木质或粘土模型，然后利用逆向 工程技术重建产品数字化模型； (2)当设计需经实验才能定型的件模型时，通常 采用逆向工程的方法； (3)损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制； (4)产品的检测，例如检测分析产品的变形，检 测焊接质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之 间的误差进行分析。 在制造业中，逆向工程已成为消化吸收新技术和二 专题先进测量技术一 开发的重要途径之一。作为改进设计的一种重要手 段，它有效地加快了新产品响应市场的速度。同时， 逆向工程也为快速原型提供了很好的技术支持，成为 制造业信息传递重要而简洁的途径之一。 6结束语 逆向工程技术是一项具备开拓性、实用性和综合性 的技术，利用逆向工程技术进行产品设计，可以提高 产品设计的准确性，缩短产品开发周期。随着各个行 业对产品的快速创新设计要求的提高，逆向工程技术 必将得到更广泛的应用。国 参考文