反求工程设计 (2).ppt

1、第7章逆向工程设计、反向工程设计、第7章逆向工程设计、内容介绍和逆向工程设计是非常有用的现代设计方法。是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术综合的新技术。在牙齿章节中，介绍了逆向工程和逆向工程的概念和特征逆向工程设计的基本内容和原理相似理论和类似设计方法，介绍了逆向工程的原理和方法，7.1概述，7.1.1逆向工程和逆向设计的概念，逆向工程(Reverse Engineering，RE)牙齿新技术基于现代设计理论方法，生产工程，材料科学，各种专业工程设计的经验，以及为此开发的逆向工程设计(或逆向设计)成为非常有用的现代设计方法和技术。在机械设计领域中，逆向工程设计是根据图面或图纸不完整且

2、没有CAD模型的现有零件模型(称为零件原型)，使用多种数位技术和CAD技术重建原型CAD模型的流程。逆向工程包括反转设计、反转工艺、反转材料反转总计管理等。以先进产品的实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或图像(照片、照片等)为研究对象，应用现代设计的理论方法、生产工程、材料科学和相关专业知识进行系统的分析研究，探索核心技术，开发类似的新产品。逆向工程的顺序如下：首先执行逆向分析。然后进行逆向设计。进行逆向分析时，根据逆向对象的种类，对实物、软件或图像必须使用不同的方法。(1)实物可以通过机械设备的反转，以实测手段获得必要的参数、性能、材料、尺寸等。(2)对软件(如图纸)的反转可以直接分析产品

3、和每个部件的大小、结构和材料，但为了掌握使用性能和工艺，必须进行试制和实验。(3)图像(例如图片、照片)的反转可以用透视法和分析法求出主要尺寸之间的大小相对关系，比较机器和人或已知的参考物，给出几个绝对尺寸，估计其他尺寸。(4)材料和工艺的反转都要通过试验和实验解决。基于以上充分分析，可以徐璐做其他悖论。就是在对现有产品的解剖、深化、再创造的基础上重新设计现有设计。基于现有产品或部件原型构建产品的工程设计模型或概念模型的逆向工程技术与传统产品正向设计方法不同。(逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程、逆向工程)传统的产品开发流程包括：“产品功能

4、说明(产品规格和预期目标)”、“产品概念设计”、“整体产品设计”和“详细部件设计”此处最重要的任务是将原始物理模型转换为工程设计概念或CAD模型。提供足够的信息以提高工程设计、加工和分析的质量和效率，同时充分利用高级CAD/CAE/CAM技术为现有产品提供创新的工程服务。，正向工程与逆向工程流程比较，最根本的区别在于正向工程是抽象的高级概念或独立实施的设计中设计的物理实现，从设计概念到CAD模型具有明确的流程。逆向工程基于物理原型构建设计概念，重构和修改模型特征参数，实现物理原型的产品复制和创新，从而满足产品替换和创新设计要求。从逆向工程到个别数字化点到CAD模型的建立是一个复杂的设计推理和数

5、据处理过程。常规产品的正向设计和逆向工程设计的基本过程如图7-1所示。适用于图7-1通用产品的正向设计和逆向工程设计的基本流程，(a)通用产品的正向设计流程，(b)逆向工程设计流程，(2)单个零件，小批量，形状不规则的零件制造，尤其是模具制造。(3)对于设计和制造技术相对落后的国家和地区，逆向工程是快速改变落后状况，提高设计和制造水平的好方法。7.1.2逆向工程的特点，引入基于产品的技术，涵盖产品的消化、吸收、复制、改进、生产管理、营销等多个茄子方面，构成了完整的系统。逆向工程是分析和研究牙齿系统的专业技术。因此，整体逆向工程技术可以大致分为以下三个阶段：(1)识别阶段通过对所需复制部件的全面

6、功能分析和加工方法分析，设计者确定了部件的技术指标和部件的几何要素拓扑关系，从而确定了该部件的核心技术。认识阶段的工作是整个逆向工程成功与否的关键。(2)重新设计阶段的重新设计阶段主要是从制定部件测量计划到重新构建部件CAD模型，从测量计划、测量数据、数据处理和修改、曲面重新构建到创建部件CAD模型。(3)加工制造及功能检验阶段的牙齿阶段的工作是根据零件的加工方法开发相应的加工工艺。例如，某些部件CAD模型可以通过快速原型制造直接获得示例原型。某些CAD模型可通过CAM软件直接生成NC数控代码，在加工中心或其它数控设备中加工零件。有些要用冲压整形工艺(如汽车罩)、整形模具大量生产等。最后，检查

7、加工的零部件功能，如果不合格，就要重新设计、再加工、检查，直到通过为止。加工制造阶段可以说是逆向工程的下游应用阶段。由于零件加工制造手段多种多样，徐璐不同加工方法对应的集成逆向工程系统也不同。应将物理零件转换为电脑表示的CAD模型，以便充分利用现有电脑支持分析(CAE)、计算机辅助制造(CAM)。(2)部分零件具有很高的美学、空气动力学要求，很难在计算机上直接建模。设计时通常需要先制作黏土或黏土的比例模型，然后进行风洞实验、池塘实验等多种实验，一旦外形确定，就需要使用逆向工程技术将其转换为CAD模型。(3)某些部件可能需要多次修改。例如，在模具制造中，经常需要反复试验和修改模具面以获得满足最终

8、要求的模具。逆向工程是制造-检查-修改-建模-制造中重要的快速建模手段。，7.1.3逆向工程应用节目，(4)在生物医学工程学科领域采用逆向工程技术，摆脱了原来的手动或按标准落后的制造方法。通过定制人工关节和人工骨骼，防止重组的人工骨骼在移植到人体后产生不良影响。在牙齿矫正中，根据个人制作牙形，转换成CAD模型，通过有限元计算矫正方案，大大提高矫正成功率和效率。构建数字人体几何模型，可以针对个人定制宇航服、头盔等特殊服装。(5)可以应用逆向工程技术，复制工艺品、文化遗产等，很容易生成以实物模型为基础的计算机动画等。广泛的逆向工程设计是从硬件、软件、照片、广告、信息等已知事物的信息中寻找这些信息的

9、科学性、技术、先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等。不仅要充分消化和吸收这些信息的科学依据，也就是说，逆向工程设计的基本内容是产品设计意图和原则的反转、几何和结构的反转、材料的反转、制造过程的反转、管理的反转等。相反的对象不仅包括人们通常认为的物理原型，还包括软件和视频等对象。通过7.2逆向工程设计的基本内容和原理，7.2.1逆向工程设计的基本内容和类型，所谓实物反转，在现有实物条件下进行实验、测量和详细分析，提出了再创造的关键。这包括功能反转、性能反转、情景、结构、材料、精度、使用规范等各方面的反转。根据翻转目标，物理翻转可以分为以下三种：(1)翻转整个机器：翻转对象是整个机器或设备。可

10、以是一辆汽车、一架飞机、一台机床、一辆汽车或飞机的发动机、一套设备等。(2)零件翻转：翻转对象是构成机器的零件。这些部件是独立制造或独立装配的组合，由一组一起工作的零件组成。机械设备的阀门泵，机床的尾翼，床头箱等。(3)翻转零件：翻转目标是构成机器的基本单位。1 .进行实物翻转、实物翻转设计的一般过程是：(1)工作准备必须广泛了解国际内同类产品的结构、性能参数、产品系列的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势，才能确定是否存在引进条件。同时，对逆向工程设计的项目分析、产品水平、市场预测、用户要求、发展前景、经济效益等进行分析研究，编制可行性分析报告。(2)功能分析对半实物进行功能分析，找出相应

11、的功能载体和工作原理。(3)物理性能测试物理性能包括整体机器性能、操作性能、动态性能、寿命和可靠性。测试时要把实际测试和理论计算结合起来。(4)反转物理分解操作必须保证恢复元气。不可分离连接一般不分解，尽量不解剖或少解剖。一般来说，先拍照，画出轮廓，显示整体尺寸、安装尺寸、运动极限尺寸等，然后将机器分解成单独的零件。拆卸之前，首先要绘制装配结构的示意图，在拆卸过程中不断修改，注意零件的作用和相互关系。然后将部件分解为零件，对数量进行分类，编号并存档。(5)测量部件完成零件工作、装配图和机器装配图。产品样品、技术文件、设计书、用户手册、图纸、相关规格标准、管理规格和质量保证手册等称为技术软件。软

12、件逆向设计具有以下特点：(1)抽象。技术软件应该用抽象的文字、公式、数据、图案等发挥人们的想象力，而不是实物。因此软件逆向追求处理抽象信息的过程。(2)科学性。软件反演要求人们从各种技术信息中消除伪善，从低级到高级逐步探索设计对象的技术奥秘，并获得可用于我的技术信息。(威廉莎士比亚，温斯顿，学说) (威廉莎士比亚，温斯顿，技术)(3)。软件反演大部分是分析、计算的逻辑思维过程，是从抽象思维到形象思维不断重复的过程，因此软件反演具有高度的技术性。2 .反转软件，(4)全面性。软件反演是综合运用决策理论、模糊理论、相似理论、电脑技术等多个领域知识的综合而有力的技术。(5)创造性。软件逆转仍然是一个

13、创造性和创新的过程。软件悖论体系要充分发挥人类的创造性和集体智慧，大胆开发，大胆创新。软件逆转的一般过程如下：(1)对引进对象的市场调查和技术先进性、可操作性论证等的必要性论证；(2)软件逆成功可能性论证，不是所有技术软件都能逆成功。(3)原理、节目、技术条件逆向设计；(4)零、零件结构、工艺逆向设计；(五)反转产品的使用、维护和管理；(6)产品综合性能测量和评价。软件逆向工程设计的典型过程是(1)准备工作。类似于实物逆向设计。(2)逆原则方案。分析引进的软件资料，探讨能否满足成品的工作可靠性和技术要求。其原理方案的科学性。技术、经济可行性、生产力的合理性和先进性、保持使用的舒适性、零件加工和

14、组装的工艺、外观造型的艺术性等。(3)逆结构节目。分析资料，探讨其结构要素的新颖、新材料、新工艺的特点、先进技术的应用，创造性地满足其结构设计原理。没有实物，没有技术软件，产品照片，照片，广告介绍，参观印象，电影画面等也构思，想象，相反，称为视频反转。这是反战对象中难度最高的反战工作。反转视频本身就是创新过程。尚未形成成熟的技术，通常需要利用透视变换和透视投影，从外形、尺寸、比例和专业知识中琢磨其功能和性能，分析其内部可能的结构。3 .影像反转，影像悖论系统的一般过程是(1)作业准备。类似于实物逆向设计。(2)确定基本尺寸。根据图像形成原理分析，确定图像可以反映的各种尺寸。图像大部分是透视视图

15、，通过确定透视转换和透视投影，根据视频数据创建透视，确定产品的外形尺寸、装配尺寸以及所有可观察的尺寸和外部特征。(3)功能原理分析。根据外部尺寸和结构特点，分析了产品的功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等，初步确定了功能载体和工作原理。(4)结构分析。根据技术人员的知识和经验确定具体结构。观察照片等影像资料辨别材料。执行强度、刚度、稳定性等分析计算。设计相反的方案进行审查。(5)技术设计。根据审查方案完成技术设计。在这种反演方式中，实物反演已经形成了较为完善的体系，实物几何形状反演在RE技术中具有非常重要的地位和作用，也是当前逆向工程研究的主要部分。7.2.2逆向工程设计的基本原理、逆

16、向工程主要通过恢复数据取样资料分析数据、处理原始零件的分解模型信息和重新设计CAD模型的零件组件产品功能模拟等步骤完成。1.数据采样数据采样是逆向工程中最基本也是必不可少的步骤，从现有实物中获取产品数据通常使用3D激光扫描机、3D数字化仪、物体多角度照片等数字化方法快速准确地获取数据。如果能获得产品的设计数据，当然可以使用。获得更完整的取样数据后，必须通过3D图形处理技术以3D图形方式显示取样数据，以获得直观、简单的产品结构外观。2 .得到资料分析采样数据并绘制图表后，可以分析原始物体的结构。物件结构包括物件的逻辑结构、物件的功能结构、物件包含的标准零件、材料组态、物件表面颜色分布、每个零件的几何尺寸、零件之间的组装方式，以及零件之间的几何尺寸限制。为此，设置产品几何特征识别和产品组件结构的自动识别分解或交互式识别分解系统。牙齿系统具有直观区分物理特