《逆向建模与产品创新设计》全书配套教学课件

1、逆向工程建模与产品创新设计1.1 正向工程概述1.2 逆向工程概述1.3 逆向建模关键技术 1.4 产品建模CAD平台选择1.5 产品特征与逆向软件平台1.6 逆向工程与新产品开发第一章绪论1.1 正向设计概述正向工程可归纳为：功能导向（Functionally-oriented）对象导向（Object oriented）预定模式（Prescriptive-model）系统开发（System to-be）以及所属权系统（Legacy system） No需求分析详 细设 计初步设计概念设计工 艺规 划可行性分析？Yes样机试制 制 造设计与制造信息描述 是从构思到数字模型，再到产品（实物）的演

2、化过程正向设计表达设计信息可用参数精确描述1.2、逆向工程概述1、产品市场环境的变化更新速度越来越快个性化，小批量专业分工细化全球合作呼唤产品快速开发技术！ 设计 样机 生产2、工程需求图档工业设计？样品？试验如何快速制造？产品小批量？逆向工程、快速成形、快速模具 是产品快速开发技术！、逆向工程技术的产生、逆向工程（设计）流程实物模型形状数字化测量CAD模型重建CAE分析快速原型工艺规划制造是从实物到数字模型，再到产品（实物）的演化过程 、逆向工程设计表达形面构成复杂，设计信息难以用参数精确描述6、逆向工程的应用设计物理模型到数字模型的转换引进技术的吸收消化和再创新试验模型转换成数字模型艺术品

3、、文物复制医学应用（骨头、关节、牙齿、假肢）服装、鞋子、头盔、首饰的定制复杂型面制造质量的检测.3、逆向建模关键技术逆向工程型面数据测量测量数据处理数字模型重构CMM激光扫描结构白光NURBS(B-Spline)三角曲面三角面片点云数据拼合特征边界提取数据精简等1.4、产品建模CAD平台选择序号功能比较UGNXPro/ECATIA1系统历史第四代三维CAD系统第三代三维CAD系统第一代三维CAD系统2操作性位图式多层次指令，好学但不方便应用原版本为封闭的命令行，多层复杂指令，难学又难用。最新野火版改为对话框式单层指令，简单易用完全windows真彩图形操作界面，操作简单、导向性好，命令繁多，功

4、能强大。难学易用3软件处理模式参数式实体模型计算核心，参变数式使用界面，也可以选择全参数模式完全参数式设计参数式实体模型计算核心，参变数式使用界面，也可以选择全参数模式4轮廓产生可以方便地在三维空间中绘制及编辑可以在三维空间中绘制可以方便地在三维空间中绘制5数据文件交换具有良好的CADCAM三维数据文件交换性，二维交换性较差具有一般的三维CADCAM数据文件交换性，二维交换性很好具有良好的二、三维CADCAM数据文件交换性6曲面造型功能具有良好的产品曲面造型功能，适合正逆向设计具有简单快捷的曲面造型功能，对于非参数曲面修改比较困难，适合正向设计具有强大的曲面造型功能。适合正向设计、逆向设计及A

5、级曲面设计7中文应用支持中文界面支持中文界面完全支持中文界面8培训时间比例1239硬件需求中中高10参考价格元（人民币）30万30万50万11动态预览很一般好很好12主要应用领域汽车、摩托车、航天、模具、民用家电产品等民用家电产品、模具，汽车、摩托车中的发动机设计等在汽车、航天领域占有很大的比例1.5、产品特征与逆向软件平台 Imageware是著名的逆向工程软件，广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件领域。拥有广大的用户群，国外有BMW、GM、Ford、Toyota；国内已有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等。 1.6、逆向工程与新产品开发 “引进、消

6、化、吸收、创新”是被证明了的新产品快速开发的有效途径“引进、消化、吸收、创新”是被证明了的新产品快速开发的有效途径。通过逆向工程可以全面理解原型的设计思路，发现其优点及不足，增加逆向设计产品及工程的可靠性；通过逆向工程技术，可以完成基于数字化模型的产品优化设计，以达到进一步改进原型设计的目的；采用逆向工程技术可避免走自行开发中不可避免的许多弯路，从而大大缩短新产品开发周期，适应消费者对产品的个性化与多样化的要求，为企业快速占领市场创造条件。 小结复制是为了改造，逆向是为了创新；正向工程和逆向工程在产品开发中起着重要的作用。在本章的学习过程中，应重点掌握逆向工程与正向工程的区别；掌握常用建模CA

7、D软件平台的特点；掌握常用逆向工程软件的特点；在学习中，注意对逆向工程与产品创新关系的理解。逆向工程建模与产品创新设计.1 曲线、曲面的数学描述.2 插值、逼近、拟合.3 光顺性与连续性 .4 B样条曲线、曲面.5 B样条曲线曲面的拟合第二章产品建模数学理论基础.、曲线、曲面的数学描述1、显示描述曲线：y = f(x)曲面：z = f(x,y)2、隐式描述曲线：f(x，y) = 0曲面：F(x, y, z) = 0不足：xy每个先x值只能对应一个y值，所以用显式方程不能表示封闭或多值曲线出现斜率为无穷大的情况不足：yxyx与坐标轴相关的，函数描述不具有唯一性不便于计算机处理(0, 0)(1,

8、1/2)(2, 0)(0, 0)3、参数描述曲线：x = x(t)， y = y(t)曲面：x = x(t)， y = y(t)，z = z(t)1）可以与坐标无关的2）便于处理斜率为无穷大的情况3）规格化的参数变量 0, 1 4） 便于计算机处理（矩阵表示）.、插值、逼近、拟合1、插值 给定一组有序的数据点Pi (i=0, 1, , n)， 构造一条曲线顺序通过这些数据点，称为对这些数据点进行插值（Interpolation），所构造的曲线成为插值曲线。 曲面依然。1）优点与测量点的误差为零2）测量点过多时，控制困难3）测量有误差时，光顺性差2、逼近1）可以用低阶函数2）测量点过多时，较少的

9、控制点3）测量有误差时，保证光顺性 给定一组有序的数据点Pi (i=0, 1, , n)，在允许误差范围内,构造一条曲线，接近这些数据点，称为对这些数据点进行逼近（Approximation），所构造的曲线成为逼近曲线。 曲面依然。3、拟合 插值和逼近统称拟和（Fitting）.、连续性与光顺性1、连续性参数连续，Ck，方向一致，大小相等几何连续， Gk，方向一致。几何连续并不一定参数连续C0和G0连续：位置连续。PQ1Q2Q3Q41、连续性（续）C1和G1连续：一阶参数连续，切向连续。C2和G2连续：二阶参数连续，曲率连续。 G2连续 G1连续 几何连续比较 2、光顺性（Smoothness

10、 或 Fairness）二阶几何连续（位置、切线方向、曲率矢量连续）不存在奇异点和多余拐点曲率变化较小应变能较小.、B样条曲线与曲面1、样条的来历2、样条的多项式插值表示形式简单，求解方便系数几何意义不明显，不便于控制操作当n很大时，解线性方程组费时，不可取3、三次B样条曲线3、三次B样条曲线（续）保持了形式简单，求解方便系数几何意义不明显，便于控制操作保证光顺性4、非均匀有理B样条NURBS曲线（续）3、三次B样条曲面（续）基于B样条曲线的数学描述，可以得到B样条曲面的数学描述以及性质。给定个空间点列，则次B样条曲面方程为： 其中，是k次和l次的B样条基函数，由组成的空间网格称为B样条曲面的

11、特征网格。.5、B样条曲线与曲面的拟合一般过程型值点与控制点完全不同由型值点反算出控制点由控制点计算B样条曲线、曲面连续性光顺性评价.6、曲面的应用曲面在模具中的应用 曲面在汽车工业中的应用 小结本章主要对逆向建模过程中所涉及的曲线、曲面数学理论知识进行论述，在此基础上着重介绍非均匀有理B样条曲线、曲面的连续性与光顺性的相关概念及检查评定方法。并对CAD设计中涉及的常用术语进行解释。最后就自由曲面的应用领域作了全面的综述。在学习中，注意概念的理解与UG CAD软件相结合来掌握非均匀有理B样条的数学定义。逆向工程建模与产品创新设计.1 接触式测量法.2 非接触式测量法.3 断层数据测量方法.4

12、测量数据误差分析第三章逆向建模点云数据获取点云数据获取方法分类3.1 接触式测量1机械结构及电子系统已相当成熟，有较高的准确性和可靠性。2接触式测量的探头直接接触工件表面，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。3被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。接触式测量的优点：三坐标测量机（CMM）Coordinate Measuring Machine 一种高效率的新型精密测量仪器，是一种具有很强柔性的大型精密三坐标测量设备。 广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。 三坐标测量机具有适应性强功能完善等特点。坐标测量原理:

13、将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状和位置。三坐标测量机的组成 作为一种测量仪器，三坐标测量机需要三个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。 此外，测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。三坐标测量机的组成 （1）主机 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件（2）三维测头 即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移，以实现瞄准和测微两项功能。（3）电气系统 包括电气控制系统、

14、计算机硬件部分、测量机软件、打印和绘图装置三坐标测量仪的测量过程：1、 测量前的准备（1）校准探针（2）工件找正2、 数据测量规划沿着特征方向走，顺着法向采。（）规则形状的数据采集规划（）自由曲面的数据采集规划、基本测量软件1)运动管理功能：包括运动方式选择、运动进度选择、测量速度选择。2)测头管理功能：包括测头标定、测头校正、自动补偿测头半径和各向偏值、测头保护及测头管理。3)零件管理功能：确定零件坐标系及坐标原点、不同工件坐标系的转换。4)辅助功能：坐标系、地标平面、坐标轴的选择；公制、英制转换及其他各种辅助功能。5)输出管理功能：输出设备选择、输出格式及测量结果类型的选择等。6)几何元素

15、测量功能三坐标测量机软件分类、专用测量软件：指在基本测量软件平台上开发的针对某种具有特定用途的零部件的测量与评价软件。通常包括：齿轮、螺纹、凸轮、自由曲线、自由曲面等 三维激光扫描议 结构形式3.2 非接触式测量三维激光扫描议 基本原理三维激光扫描议 特点 非接触测量 精度10100um 测量速度较快 软硬质表面 光学阴影限制 物体表面颜色、反光性系统校正归零、系统零位设置、校正平行、校正镜头、校正激光、校正轴、保存扫描 准备工作、 设置路径、开始扫描数据处理输出数据、后处理三维激光扫描仪的测量过程231机械结构及电子系统已相当成熟，有较高的准确性和可靠性。接触式测量的探头直接接触工件表面，与

16、工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。接触式测量的优点：数据测量的各种方法的比较易受工件表面的反射特性的影响，如颜色、斜率；测量精度较差工件几何外形变化大时成像会失焦，成像模糊；易受环境光线及杂散光影响，故噪声较高，困难；工件表面的粗糙度会影响测量结果对边线处理、凹边处理及不连续形状的处理较困难Text非接触式测量主要缺点测量速度非常快，不必像接触触发探头那样逐点进行测量；不必做探头半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置；软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。12

17、3非接触式测量的优点测量方式精度测量速度测量轮廓的复杂程度对材料的限制测量成本三坐标法0.630um慢较差有限制较高激光三角法+-5um一般一般无较高结构光法+-1+-3um快好无一般CT及超声波1mm较慢好不定高各种测量方式比较断层测量 结构形式CGI Capture Geometry Internally 工业CTIndustrial Computerized tomography3.3断层数据测量断层测量 基本原理德国菲尼克斯X射线工业CT 医学用MRI测量机 工业CT、核磁共振 MRI3.4 数据测量的误差分析 影响数据测量的误差及精度的因素主要有以下几点： 1 物体自身的因素 2 标

18、定的因素 3 摄像机的分辫率 4 可测性的问题 5 参考点的误差 6 测量探头半径补偿误差小结 本章主要对逆向建模过程中点云数据的获取方式进行论述，主要介绍了接触式测量方法和非接触式测量方法。对三坐标测量机类型、结构等进行详细介绍。针对断层扫描方法的特殊性，将其单独成节进行叙述。在学习中，注意各种测量方法的优缺点及应用场合。逆向工程建模与产品创新设计.1 测量数据前期修补技术.2 测量数据的多视配准技术.3 测量数据分割技术第四章逆向建模测量数据处理技术3.1测量数据前期修补技术 目前，非接触式测量方法在工业界得到越来越广泛的应用，这种测量方法测得的数据量大，散乱分布。点云数据的质量直接影响后

19、续的曲面、曲线重构过程。点云预处理 需在对点云数据进行三维数模重建前，对点云进行的一些必要处理。 点云预处理多视点云的对齐、拼合点云过滤 数据精简点云分块数据预处理流程读入点云是否存在多视点云检查数据对齐多视点云过滤、精简点云分块是否数据平滑、精简实际中常用的是扫描线点云、散乱点云。（1）数据点云的误差点识别和去除 扫描线点云：根据被测对象的几何形状，锁定一个坐标轴进行数据扫描得到的，是一个平面数据点集。 噪点：由测量设备的标定参数发生改变和测量环境突然变化造成。 判断方法：在同一个截面的数据扫描中，存在一个点与其相邻的点偏距较大，可以认为这样的点是坏点。（2）数据点云的平滑处理对齐处理后的完

20、整点云，包含数以百万记得点。噪声点：由于测量过程中受到各种人为和随机因素的影响而产生的，影响后续的模型重建及生成的模型质量的点。 需要进行点云的平滑滤波，以得到精确的模型和高质量的特征提取效果。（3）数据点云的精简 如何处理大批量的数据点云-激光扫描测量造型的主要问题。 在保证一定精度的前提下，减少数据量。散乱点云-随机采样扫描点云和多边形点云-等间距缩减、倍率缩减、等量缩减等数据的精简操作只简单的进行原始点云的删减，不产生新点。通常的数据处理包括：（1）补偿点产生 对于接触式扫描，需要恢复这些初始表面上的点，因为从接触式方法获得的坐标值并不真正代表接触点的坐标，而反映的是探头的中心或顶部的值

21、。因此有必要对这些坐标值进行补偿转换，从测量数据生成补偿点。（2）噪声点删除 由于受测量设备的精度、操作者经验和被测实物表面质量等诸多因素的影响，会造成测量数据误差点的产生，对这类误差点，习惯上被称为噪声点。因此，需要删除这些噪声点，以减少误差点对后序相邻区域平滑或细化等处理步骤不可预见的干扰和影响。通常删除噪声点的方法是首先通过图形交互显示，判别明显瑕疵点，可以采用手工删除或通过角度判断法进行去除噪声点处理。（3）数据点精简（4）坐标转换 由于在单次测量时，数据点的三维坐标是建立在测量台的局部坐标上的，因此需要对不同次的测量结果需要进行坐标转换。对逆向工程中的测量数据，通常有四种类型的坐标转

22、换：平移、旋转、缩放和镜面对称。 .2 多视点云的配准多视点云: 为了完成整个物体测量，常把物体表面分成多个局部相互重叠的子区域，从多个角度获取零件不同方位的表面信息，从各个视觉分块测量得到多个独立的点云。 逆向工程的对齐问题可归结为三维刚体的坐标变换问题。测量数据拼合含义测量数据的格式转换ASCIIIGESSTEPDXFVDAx1, y1, z1x2, y2, z2 xi, yi, zi xn, yn, znRECAD测量数据拼合数学基础平移变换 旋转变换测量数据拼合外设自动拼合法测量数据拼合三点拼合法XZYP1P3P2XZYQ1Q3Q2Q2测量数据拼合三点拼合标记球法321测量数据拼合三点

23、拼合MARK点法321测量数据拼合最临近点迭代(ICP) 法初始对正确定两点云数据的重叠区域ICP测量数据拼合最临近点迭代(ICP) 法实例数据分割（ Data Segmentation ） 根据组成实物外形曲面的子曲面类型，将属于同一子曲面类型的数据成组，将全部数据将划分成代表不同曲面类型的数据域，后续的曲面模型重建时，先分别拟合单个曲面片，再通过曲面的过渡、相交、裁减、倒圆将多个曲面“缝合”成一个整体，即重建模型。3.3 测量数据分割技术 数据分割方法：基于测量的分割 在测量过程中，测量人员根据实物的外形特征，将外形曲面划分为不同的子曲面，并对曲面的轮廓、孔、槽边界等特征进行标记。 在此基

24、础上，进行测量路径的规划，将不同的曲面特征数据保存在不同的文件中，输出CAD软件时，可以实现不同数据类型的分层处理及显示，为造型形成极大的方便。 这种方法适合于曲面特征比较明显的实物外形和接触式测量，当然操作者的水平和经验将对结果产生直接影响。自动分割基于边的方法： 数据点集中根据组成曲面片的边界轮廓特征、二个曲面片之间的相交、过渡特征，以及形状表面曲面片之间存在的棱线特征，确定出相同曲面类型的曲面片的边界点，连接边界点形成边界环，判断点在环内还是环外，实现数据分割。 基于面的方法：尝试推断出具有相同曲面性质的点，然后进一步决定所属的曲面，最后由相邻的曲面决定曲面间的边界。小结 数据预处理是逆

25、向工程的一项重要的技术环节，它决定着后续的模型重建过程能否方便、准确地进行。本章就逆向建模技术中的数据预处理理论知识进行论述，主要以逆向建模的思路为主线，逐次对数据的预处理技术展开讨论，包括数据前期的修补、数据配准技术、数据可视化分析技术以及数据分割技术。逆向工程建模与产品创新设计5.1 曲线拟合概念5.2 样格曲线插值与逼近5.3 样条曲线的升阶与降阶5.4 逆向建模曲线构建实例第五章逆向建模曲线构建技术.、曲线拟合的概念 给定一组有序的数据点Pi (i=0, 1, , n)， 构造一条曲线顺序通过这些数据点，称为对这些数据点进行插值（Interpolation），所构造的曲线成为插值曲线。

26、 曲面依然。1）优点与测量点的误差为零2）测量点过多时，控制困难3）测量有误差时，光顺性差、插值2、逼近1）可以用低阶函数2）测量点过多时，较少的控制点3）测量有误差时，保证光顺性 给定一组有序的数据点Pi (i=0, 1, , n)，在允许误差范围内,构造一条曲线，接近这些数据点，称为对这些数据点进行逼近（Approximation），所构造的曲线成为逼近曲线。 曲面依然。3、拟合 插值和逼近统称拟和（Fitting）5.2 样条曲线插值与逼近1、均匀参数化2、积累弦长参数化3、向心参数化4、修正弦长参数化(a) 七个控制点 (b) 九个控制点（c）十一个控制点5.3 样条曲线升阶与降阶Bz

27、ier曲线的升阶，两个多边形定义同一条曲线 以直线为例说明其升阶与降阶过程 直线的次升阶及形状控制 直线 B样条曲线的降阶及形状控制 直线的4次升阶及形状控制 5.4 逆向建模曲线构建实例米老鼠点云数据 建模规划分析 作截面点云数据 截面点云数据 创建轮廓曲线 创建轮廓曲线 耳边曲线的曲率分布 截面点云数据 创建轮廓曲线 耳边曲线光顺处理后的曲率分布 耳边曲线的光顺处理 创建轮廓曲线 圆弧连接 B样条曲线插值 创建轮廓曲线 曲线镜像操作 桥接对称曲线 创建轮廓曲线 曲线延伸结果 修剪曲线结果 创建轮廓曲线 眼部曲线构建创建轮廓曲线 小结本章介绍逆向建模技术中所涉及的曲线构建，从数学理论知识对曲

28、线的插值及逼近进行叙述，曲线是逆向建模技术中最为关键的几何要素，好的曲面要靠好品质的曲线来保证。所以在了解曲线插值、逼近的数学原理之后，结合ImageWare进行非均匀有理B样条曲线的创建、延伸、修剪、融合、升阶及编辑操作。掌握曲线光顺操作，并体会曲线光顺的物理意义。逆向工程建模与产品创新设计6.1 二次曲面约束重建及拟合6.2 旋转面特征重构6.3 拉伸面特征重构6.4 过渡面特征重构技术6.5 逆向建模曲面实例第六章逆向建模曲面构建与造型技术6.、二次曲面约束重建及拟合平面拟合平面拟合： 球面拟合6.2、旋转面特征重构6.3、拉伸面特征重构拉伸面参数示意图 拉伸面的微分几何性质 6.4 过

29、渡面重构带状区域 过渡曲面特征基本概念 6.5 逆向建模曲面构建实例米老鼠点云数据 建模规划分析 耳朵部分点云的曲率分布 曲面边界及侧面轮廓 创建曲面（耳部） 耳朵部分点云的曲率分布 创建曲面（耳部） 耳朵部分创建曲面（耳部） 曲面修剪曲面的镜像 创建曲面（面部） 创建曲面（面部与耳部曲面修剪） 创建曲面（眼睛部） 创建曲面（眼珠部） 创建曲面（鼻部） 创建曲面（嘴巴部） 完整曲面 小结本章主要对逆向工程中的曲面重构、曲面编辑和模型质量评价技术进行论述，在此基础上着重介绍二次曲面、规则自由曲面和纯自由曲面的重构技术。在学习中，需要重点掌握曲面的重构技术，结合UG等相关三维造型软件理解曲面编辑及

30、模型质量评价等相关概念，并能应用这些技术熟练地进行逆向建模。逆向工程建模与产品创新设计7.1 概述7.2 创新思维7.3 产品设计与创新设计7.4 支持产品创新设计的逆向工程模型组织、结构及建模方法7.5 机械创新设计第七章产品创新设计7.、概述德国在1998年提出：“德国不能采用产品降价的办法来提高竞争力，而是要通过持续地创新出其他国家没有的产品来提高竞争力”。任何产品问世，不管是创新、改进还是仿制，都蕴涵着对已有科学、技术的继承和应用借鉴，逆向工程通过重构产品零件的CAD模型，可对原型进行修改和再设计，这为产品的再设计以及创新设计提供了数字原型，各种先进的计算机辅助技术手段也为此提供了强有

31、力的支持。 技术引进、自主研发7.2、创新思维思维是人类认知世界的一种复杂精神活动。这种认知过程和感觉、知觉相比，具有很强的主动性和主观性，是基于客观事物和主观经验对事物进行认识的过程。 人们总是在通过分析和综合、比较和概括、抽象和具体、迁移、判断和推理、想象等过程后，方能获得对客观事物更全面、更本质的认识。创新思维具有以下9个基本特性：突破性、新颖性、多向性、侧向性、深刻性、独立性、意外性、敏捷性、风险性、非逻辑性。 1972年12月，美国贝尔实验室的一个晶体管放大装置，清晰地将声频信号放大百倍以上，科学家肖克利对这种早期晶体管的工作做了分析，提出了一种PN结的晶体管理论。1950年，世界上

32、第一个PN结型晶体管诞生了。当时，美国西方电子公司仅仅把这种晶体管用于助听器的生产。具有丰富基础和专业知识的日本人井深大和盛田昭夫得知这个消息后，立即飞赴美国考察，他们敏捷地发现，晶体管像电子管一样能够放大信号，而且反应快、体积小、耗能低、可靠性强，完全有可能取代电子管。于是1953年，井深大和盛田昭夫仅以25万美元的价格向美国西方电子公司买下了生产晶体管的专利，并于1957年开发和制造出命名为“SONY”的世界上第一台能装在衣袋中的袖珍式晶体管收音机。与此同时，SONY也就名扬天下，一举成为家电业的大公司。回首往昔，如果不是井深大和盛田昭夫的高度敏捷性，恐怕难有SONY的今天。案例日本诺贝尔

33、奖获得者江崎玲于奈，在进行锗元素的性能研究时，让其助手宫原百合子小姐在一旁协助做锗元素的提纯试验，但因为难以去除其杂质而一筹莫展。在数十次对提高锗元素纯度的努力毫无进展的情况下，一天，助手宫原百合子忍不住说：“再这样下去，纯度可能永远达不到理想的高度，既然杂质不易除去，不妨再增加一些杂质试试看。”听了宫原的话，江崎茅塞顿开，于是，他们转而进行掺人杂质后晶体的性能研究，不久，他们就发现了掺杂质晶体的“隧道效应”，并因此发明了“隧道效应二极管”。逆向思维使他们得到重大科学发现，并因此获得科学界的最高荣誉诺贝尔奖。创新思维的阶段： 1、准备阶段2、酝酿阶段3、顿悟阶段4、验证阶段创新思维的核心特征：

34、求异冬季，雪花漫天飞舞，大地一片银白，我们常常带领小孩到雪地中堆雪人，大人往往走在已打扫过的马路上，而小孩则非要走在雪地上。当我们都来到堆雪人的地点时，孩子身后留下了一串弯弯曲曲的脚印，一条自己走出的小路，而我身后什么也没有留下，依然是那条许许多多人走过的大路。是鼓励孩子在雪地上走出自己的小路，还是强拉住孩子走扫净的大路；是鼓励孩子摔倒也要勇敢直前，还是为了孩子不摔倒就不越雷池小心呵护。这些都直接影响了孩子的思维习惯。一、设问法设问法是围绕创新对象或需要解决的问题发问，然后针对提出的具体问题予以研究解决的创新方法。其特点是：强制性思考，有利于突破不善于思考提问的思维障碍；目标明确、主题集中，在

35、清晰的思路下引导发散思维。创新、创造、发明的关键是能够发现问题，提出问题，设问法就是对任何事物都多问几个为什么。设问法特别适用于创新过程的早期阶段。创新技法1、奥斯本设问法-步法2、核检表法3、3W1H（6W2H）法4、动词提示检核表法创新技法1、奥斯本设问法-步法这是奥斯本提出的一套设问方法：确定革新的方针。收集有关资料作准备。对收集的资料进行分析。进行自由思考，一一记录并构思革新方案。提出实现方案的各种设想。综合有用的数据资料。评价各种方案，筛选出切实可行的设想。 2、核检表法 这也是奥斯本提出来的一种创新方法。即根据需要解决的问题或创新的对象列出有关问题，一个一个地核对、讨论，从中找到解

36、决问题的方法或创新的设想。下面我们介绍奥斯本核检表法九个方面的提问。1）能否他用（转化）现有的事物有无他用保持不变能否扩大用途稍加改变有无其他用途2）能否借用（引申） 现有的事物能否借用别的经验能否模仿别的东西过去有无类似的发明创造现有成果能否引入其他创造性设想3）能否改变（变动）现有事物能否做些改变？如：意义、颜色、声音、味道、式样、花色品种改变后效果如何4）能否扩大（扩展）现有事物可否扩大应用范围能否增加使用功能能否添加零部件能否扩大或增加高度、强度、寿命、价值5）能否缩小（缩减）现有事物能否减少、缩小或省略某些部分能否浓缩化能否微型化能否短点、轻点或压缩、分割、简略6）能否代用（替代）现

37、有事物能否用其他材料、其他元件能否用其他原理、其他方法、其他工艺能否用其他结构、其他动力、其他设备7）能否调整（重组）能否调整已知布局能否调整既定程序能否调整日程计划能否调整规格能否调整因果关系8）能否颠倒（反向）作用能否颠倒能否从相反方向考虑位置（上下、正反）能否颠倒9）能否组合（综合）现有事物能否组合能否原理组合、方案组合、功能组合能否形状组合、材料组合、部件组合2、（）法美国陆军部提出52法。我国著名教育家陶行知先生提出62法，他把这种提问模式叫做教人聪明的“八大贤人”。为此他写了一首小诗：“我有几位好朋友，曾把万事指导我，你若想问真姓名，名字不同都姓何：何事、何故、何人、何如、何时、何地、何去，还有一