先進(jìn)制造技術(shù)第2章第3節(jié)(4反求工程)課件

第三節(jié)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法反求工程

12/9/20221第三節(jié)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法12/7/20221反求工程(ReverseEngineering,RE)也稱(chēng)逆向工程、反向工程,是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過(guò)程是一個(gè)從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的全過(guò)程。

12/9/20222反求工程(ReverseEngineering,RE)也稱(chēng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是世界各國(guó)加快技術(shù)發(fā)展的重要手段，是發(fā)展中國(guó)家追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的必然選擇。對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收與創(chuàng)新，在較短時(shí)間內(nèi)使我國(guó)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的高新技術(shù)，實(shí)施好反求工程是實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。

12/9/20223引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是世界各國(guó)加快技術(shù)發(fā)展的重要手段，是發(fā)展中國(guó)反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。反求工程以先進(jìn)產(chǎn)品或設(shè)備的實(shí)物、軟件(圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影像(圖片、照片等)作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代科技方法和相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，反求其設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、技術(shù)訣竅和制造過(guò)程等諸多關(guān)鍵技術(shù)，以迅速實(shí)現(xiàn)其國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)而快速開(kāi)發(fā)制造出同類(lèi)高附加值、高技術(shù)水平的新產(chǎn)品。所謂“逆向”，是針對(duì)通常的先有設(shè)計(jì)意圖再制造出實(shí)物的設(shè)計(jì)制造流程而言的。

12/9/20224反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用多年的仿制技術(shù)，是反求工程的發(fā)展基礎(chǔ)。反求工程不是傳統(tǒng)意義上的“仿制”，而是基于原型的再設(shè)計(jì)。從應(yīng)用目標(biāo)來(lái)看，實(shí)物仿制的著眼點(diǎn)在于制造出與實(shí)物相同的產(chǎn)品；而反求工程的著眼點(diǎn)則在于對(duì)原始設(shè)計(jì)的還原與再設(shè)計(jì)，而后制造出和原有實(shí)物“形似”而且“神似”的產(chǎn)品；反求工程更強(qiáng)調(diào)集百家之長(zhǎng)，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和開(kāi)拓延伸，形成更高層次的新技術(shù)或新產(chǎn)品。

12/9/20225在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用多年的仿制技術(shù)，是反求工程的發(fā)展基礎(chǔ)。12反求工程要求對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新的深化開(kāi)發(fā)，做到既能有效地使用它，還能逐步掌握和發(fā)展它，實(shí)現(xiàn)由生產(chǎn)使用為主，向吸收、開(kāi)發(fā)為主的轉(zhuǎn)變，最終形成自主的技術(shù)開(kāi)發(fā)體系。12/9/20226反求工程要求對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新的深化開(kāi)發(fā)，做據(jù)統(tǒng)計(jì)，百分之七十以上的技術(shù)源于國(guó)外，反求工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。研究反求工程技術(shù)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，具有重大的意義。

12/9/20227據(jù)統(tǒng)計(jì)，百分之七十以上的技術(shù)源于國(guó)外，反求工程作為掌握技術(shù)的反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整以及沒(méi)有CAD模型的情況下，在對(duì)零件原形進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)利用快速成型技術(shù)復(fù)制出一個(gè)相同的零件原型。

12/9/20228反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件模型時(shí)，通常采用反求工程的方法。如航天航空領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等要求，首先要求在初始設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)各種性能測(cè)試（如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等）建立符合要求的產(chǎn)品模型，這類(lèi)零件一般具有復(fù)雜的自由曲面外型，最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯⒊蔀樵O(shè)計(jì)這類(lèi)零件及反求其模具的依據(jù)。12/9/20229反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在美學(xué)設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域，例如汽車(chē)外型設(shè)計(jì)廣泛采用真實(shí)比例的木制或泥塑模型來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的美學(xué)效果，而不采用在計(jì)算機(jī)屏幕上縮小比例的物體投視圖的方法，此時(shí)需用反求工程的設(shè)計(jì)方法。修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時(shí)不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助反求工程技術(shù)抽取零件原形的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過(guò)程。

12/9/202210反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在美學(xué)設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域，例如反求工程（逆向工程）的關(guān)鍵技術(shù)

反求工程（逆向工程）具有與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造過(guò)程截然不同的設(shè)計(jì)流程。在反求工程中，按照現(xiàn)有的零件原形進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，零件所具有幾何特征與技術(shù)要求都包含在原形中；在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造中，按照零件最終所要承擔(dān)的功能以及各方面的影響因素，進(jìn)行從無(wú)到有的設(shè)計(jì)。

12/9/202211反求工程（逆向工程）的關(guān)鍵技術(shù)

反求工程（逆向工程）具有與傳反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第一步:零件原形的數(shù)字化

通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)或激光掃描儀等測(cè)量裝置來(lái)獲取零件原形表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。第二步:從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征

按測(cè)量數(shù)據(jù)的幾何屬性對(duì)其進(jìn)行分割，采用幾何特征匹配與識(shí)別的方法來(lái)獲取零件原形所具有的設(shè)計(jì)與加工特征。

12/9/202212反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第一步:零件原形的數(shù)字化

通常反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第三步:零件原形CAD模型的重建

將分割后的三維數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過(guò)各表面片的求交與拼接獲取零件原形表面的CAD模型。第四步:重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正

采用根據(jù)獲得的CAD模型重新測(cè)量和加工出樣品的方法來(lái)檢驗(yàn)重建的CAD模型是否滿足精度或其他試驗(yàn)性能指標(biāo)的要，對(duì)不滿足要求者重復(fù)以上過(guò)程，直至達(dá)到零件的逆向工程設(shè)計(jì)要求。

12/9/202213反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第三步:零件原形CAD模型的重12/9/20221412/7/202214常用的測(cè)量方法

接觸式測(cè)量方法--坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種大型精密的三坐標(biāo)標(biāo)測(cè)量?jī)x器，可以對(duì)具有復(fù)雜形狀的工件的空間尺寸進(jìn)行逆向工程測(cè)量。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)一般采用觸發(fā)式接觸測(cè)量頭，一次采樣只能獲取一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。九十年代初，英國(guó)Renishaw公司研制出一種三維力一位移傳感的掃描測(cè)量頭，該測(cè)頭可以在工件上滑動(dòng)測(cè)量，連續(xù)獲取表面的坐標(biāo)信息，掃描速度可達(dá)8米/秒，數(shù)字化速度最高可達(dá)500點(diǎn)/秒，精度約為0.03mm。這種測(cè)頭價(jià)格昂貴，目前尚未在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上廣泛采用。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，但一般接觸式測(cè)頭測(cè)量效率低，而且對(duì)一些軟質(zhì)表面無(wú)法進(jìn)行逆向工程測(cè)量。

12/9/202215常用的測(cè)量方法接觸式測(cè)量方法--坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12/7/2層析法層析法是近年來(lái)發(fā)展的一種反求工程逆向工程技術(shù)將研究的零件原形填充后，采用逐層銑削和逐層光掃描相結(jié)合的方法獲取零件原形不同位置截面的內(nèi)外輪廓數(shù)據(jù)，并將其組合起來(lái)獲得零件的三維數(shù)據(jù)。層析法的優(yōu)點(diǎn)在于任意形狀，任意結(jié)構(gòu)零件的內(nèi)外輪廓進(jìn)行測(cè)量，但測(cè)量方式是破壞性的。

12/9/202216層析法層析法是近年來(lái)發(fā)展的一種反求工程逆向工程技術(shù)12/7/非接觸式逆向工程測(cè)量方法

非接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)量原理的不同，大致有光學(xué)測(cè)量、超聲波測(cè)量、電磁測(cè)量等方式。

12/9/202217非接觸式逆向工程測(cè)量方法非接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)量原理的不同，大非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于光學(xué)三角型原理的逆向工程掃描法

這種測(cè)量方法根據(jù)光學(xué)三角型測(cè)量原理，以光作為光源，其結(jié)構(gòu)模式可以分為光點(diǎn)、單線條、多光條等，將其投射到被測(cè)物體表面采用光電敏感元件在另一位置接收激光的反射能量根據(jù)光點(diǎn)或光條在物體上成象的偏移，通過(guò)被測(cè)物體基平面、象點(diǎn)、象距等之間的關(guān)系計(jì)算物體的深度信息

12/9/202218非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于光學(xué)三角型原理的逆向工程掃描法非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于相位偏移測(cè)量原理的莫爾條紋法

這種測(cè)量方法將光柵條紋投射到被測(cè)物體表面，光柵條紋受物體表面形狀的調(diào)制，其條紋間的相位關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，數(shù)字圖像處理的方法解析出光柵條紋圖像的相位變化量來(lái)獲取被測(cè)物體表面的三維信息。

12/9/202219非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于相位偏移測(cè)量原理的莫爾條紋法

非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于工業(yè)CT斷層掃描圖像逆向工程法

這種測(cè)量方法對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行斷層截面掃描,以X射線的衰減系數(shù)為依據(jù)，經(jīng)處理重建斷層截面圖像根據(jù)不同位置的斷層圖像可建立物體的三維信息。該方法可以對(duì)被測(cè)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀進(jìn)行無(wú)損測(cè)量。該方法造價(jià)高，測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率低，獲取數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備體積大。美國(guó)LLNL實(shí)驗(yàn)室研制的高分辨率ICT系統(tǒng)測(cè)量精度為0.01mm。

12/9/202220非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于工業(yè)CT斷層掃描圖像逆向工程法非接觸式逆向工程測(cè)量方法

立體視覺(jué)測(cè)量方法

立體視覺(jué)測(cè)量是根據(jù)同一個(gè)三維空間點(diǎn)在不同空間位置的兩個(gè)（多個(gè)）攝象機(jī)拍攝的圖像中的視差，以及攝象機(jī)之間位置的空間幾何關(guān)系來(lái)獲取該點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。立體視覺(jué)測(cè)量方法可以對(duì)處于兩個(gè)（多個(gè)）攝象機(jī)共同視野內(nèi)的目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)須伺服機(jī)構(gòu)等掃描裝置。立體視覺(jué)測(cè)量面臨的最大困難是空間特征點(diǎn)在多幅數(shù)字圖象中提取與匹配的精度與準(zhǔn)確性等問(wèn)題。12/9/202221非接觸式逆向工程測(cè)量方法立體視覺(jué)測(cè)量方法

立體視覺(jué)測(cè)量是根應(yīng)用領(lǐng)域

(1)新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計(jì)。

(2)已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。

(3)損壞或磨損零件的還原。

(4)數(shù)字化模型的檢測(cè)，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較。

12/9/202222應(yīng)用領(lǐng)域(1)新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或彷應(yīng)用領(lǐng)域

民用領(lǐng)域

三維彩色數(shù)字?jǐn)z影、三維型面檢測(cè)

人體數(shù)字化、服裝CAD、人體建模、人體數(shù)字雕塑、三維面容識(shí)別

醫(yī)學(xué)仿生、醫(yī)學(xué)測(cè)量與模擬、整形美容及正畸的模擬與評(píng)價(jià)

三維彩色數(shù)字化、數(shù)字博物館、有形文物及檔案的管理、鑒定與復(fù)制

三維動(dòng)畫(huà)影片的制作、3D游戲建模、三維游戲中三維模型的輸入與建立

公安刑偵、腳印、工具痕跡、彈痕采集及數(shù)字化

12/9/202223應(yīng)用領(lǐng)域民用領(lǐng)域12/7/202223應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)產(chǎn)品的檢測(cè)與測(cè)量、產(chǎn)品及模具的逆向工程(汽車(chē)，航空，家電工業(yè))

零部件形狀變形檢測(cè)、形狀測(cè)量、研究測(cè)量、工業(yè)在線檢測(cè)

工業(yè)產(chǎn)品造型中的逆向三維重構(gòu)

設(shè)計(jì)物理模型轉(zhuǎn)換到數(shù)字模型

工業(yè)產(chǎn)品及零部件的質(zhì)量檢測(cè)

工業(yè)品的解析與仿制

工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)工具

模具設(shè)計(jì)與檢測(cè)領(lǐng)域

12/9/202224應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域12/7/202224某汽車(chē)模具廠現(xiàn)場(chǎng)掃描的實(shí)例

三維掃描儀對(duì)物體多方位多角度進(jìn)行拍攝

利用被測(cè)物體表面的特征點(diǎn)或者標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)拼接后獲得的完整點(diǎn)云數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行除噪、取樣后獲得高質(zhì)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取特征線、邊界線

逆向軟件中建成模型

在逆向件中數(shù)模對(duì)比分析，檢驗(yàn)產(chǎn)品

12/9/202225某汽車(chē)模具廠現(xiàn)場(chǎng)掃描的實(shí)例三維掃描儀對(duì)物體多方位多角度進(jìn)行實(shí)例12/9/202226實(shí)例12/7/202226人體數(shù)據(jù)掃描、三角面片處理、雕塑快速成型加工制作的整套解決方案

12/9/202227人體數(shù)據(jù)掃描、三角面片處理、雕塑快速成型加工制作的整套解決方12/9/20222812/7/20222812/9/20222912/7/202229第三節(jié)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法反求工程

12/9/202230第三節(jié)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法12/7/20221反求工程(ReverseEngineering,RE)也稱(chēng)逆向工程、反向工程,是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過(guò)程是一個(gè)從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的全過(guò)程。

12/9/202231反求工程(ReverseEngineering,RE)也稱(chēng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是世界各國(guó)加快技術(shù)發(fā)展的重要手段，是發(fā)展中國(guó)家追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的必然選擇。對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收與創(chuàng)新，在較短時(shí)間內(nèi)使我國(guó)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的高新技術(shù)，實(shí)施好反求工程是實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。

12/9/202232引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是世界各國(guó)加快技術(shù)發(fā)展的重要手段，是發(fā)展中國(guó)反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。反求工程以先進(jìn)產(chǎn)品或設(shè)備的實(shí)物、軟件(圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影像(圖片、照片等)作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代科技方法和相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，反求其設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、技術(shù)訣竅和制造過(guò)程等諸多關(guān)鍵技術(shù)，以迅速實(shí)現(xiàn)其國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)而快速開(kāi)發(fā)制造出同類(lèi)高附加值、高技術(shù)水平的新產(chǎn)品。所謂“逆向”，是針對(duì)通常的先有設(shè)計(jì)意圖再制造出實(shí)物的設(shè)計(jì)制造流程而言的。

12/9/202233反求工程是消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用多年的仿制技術(shù)，是反求工程的發(fā)展基礎(chǔ)。反求工程不是傳統(tǒng)意義上的“仿制”，而是基于原型的再設(shè)計(jì)。從應(yīng)用目標(biāo)來(lái)看，實(shí)物仿制的著眼點(diǎn)在于制造出與實(shí)物相同的產(chǎn)品；而反求工程的著眼點(diǎn)則在于對(duì)原始設(shè)計(jì)的還原與再設(shè)計(jì)，而后制造出和原有實(shí)物“形似”而且“神似”的產(chǎn)品；反求工程更強(qiáng)調(diào)集百家之長(zhǎng)，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和開(kāi)拓延伸，形成更高層次的新技術(shù)或新產(chǎn)品。

12/9/202234在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用多年的仿制技術(shù)，是反求工程的發(fā)展基礎(chǔ)。12反求工程要求對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新的深化開(kāi)發(fā)，做到既能有效地使用它，還能逐步掌握和發(fā)展它，實(shí)現(xiàn)由生產(chǎn)使用為主，向吸收、開(kāi)發(fā)為主的轉(zhuǎn)變，最終形成自主的技術(shù)開(kāi)發(fā)體系。12/9/202235反求工程要求對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新的深化開(kāi)發(fā)，做據(jù)統(tǒng)計(jì)，百分之七十以上的技術(shù)源于國(guó)外，反求工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。研究反求工程技術(shù)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，具有重大的意義。

12/9/202236據(jù)統(tǒng)計(jì)，百分之七十以上的技術(shù)源于國(guó)外，反求工程作為掌握技術(shù)的反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整以及沒(méi)有CAD模型的情況下，在對(duì)零件原形進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)利用快速成型技術(shù)復(fù)制出一個(gè)相同的零件原型。

12/9/202237反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件模型時(shí)，通常采用反求工程的方法。如航天航空領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等要求，首先要求在初始設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)各種性能測(cè)試（如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等）建立符合要求的產(chǎn)品模型，這類(lèi)零件一般具有復(fù)雜的自由曲面外型，最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯⒊蔀樵O(shè)計(jì)這類(lèi)零件及反求其模具的依據(jù)。12/9/202238反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在美學(xué)設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域，例如汽車(chē)外型設(shè)計(jì)廣泛采用真實(shí)比例的木制或泥塑模型來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的美學(xué)效果，而不采用在計(jì)算機(jī)屏幕上縮小比例的物體投視圖的方法，此時(shí)需用反求工程的設(shè)計(jì)方法。修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時(shí)不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助反求工程技術(shù)抽取零件原形的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過(guò)程。

12/9/202239反求工程（逆向工程）的應(yīng)用領(lǐng)域在美學(xué)設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域，例如反求工程（逆向工程）的關(guān)鍵技術(shù)

反求工程（逆向工程）具有與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造過(guò)程截然不同的設(shè)計(jì)流程。在反求工程中，按照現(xiàn)有的零件原形進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，零件所具有幾何特征與技術(shù)要求都包含在原形中；在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造中，按照零件最終所要承擔(dān)的功能以及各方面的影響因素，進(jìn)行從無(wú)到有的設(shè)計(jì)。

12/9/202240反求工程（逆向工程）的關(guān)鍵技術(shù)

反求工程（逆向工程）具有與傳反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第一步:零件原形的數(shù)字化

通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)或激光掃描儀等測(cè)量裝置來(lái)獲取零件原形表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。第二步:從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征

按測(cè)量數(shù)據(jù)的幾何屬性對(duì)其進(jìn)行分割，采用幾何特征匹配與識(shí)別的方法來(lái)獲取零件原形所具有的設(shè)計(jì)與加工特征。

12/9/202241反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第一步:零件原形的數(shù)字化

通常反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第三步:零件原形CAD模型的重建

將分割后的三維數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過(guò)各表面片的求交與拼接獲取零件原形表面的CAD模型。第四步:重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正

采用根據(jù)獲得的CAD模型重新測(cè)量和加工出樣品的方法來(lái)檢驗(yàn)重建的CAD模型是否滿足精度或其他試驗(yàn)性能指標(biāo)的要，對(duì)不滿足要求者重復(fù)以上過(guò)程，直至達(dá)到零件的逆向工程設(shè)計(jì)要求。

12/9/202242反求工程（逆向工程）四個(gè)階段第三步:零件原形CAD模型的重12/9/20224312/7/202214常用的測(cè)量方法

接觸式測(cè)量方法--坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種大型精密的三坐標(biāo)標(biāo)測(cè)量?jī)x器，可以對(duì)具有復(fù)雜形狀的工件的空間尺寸進(jìn)行逆向工程測(cè)量。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)一般采用觸發(fā)式接觸測(cè)量頭，一次采樣只能獲取一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。九十年代初，英國(guó)Renishaw公司研制出一種三維力一位移傳感的掃描測(cè)量頭，該測(cè)頭可以在工件上滑動(dòng)測(cè)量，連續(xù)獲取表面的坐標(biāo)信息，掃描速度可達(dá)8米/秒，數(shù)字化速度最高可達(dá)500點(diǎn)/秒，精度約為0.03mm。這種測(cè)頭價(jià)格昂貴，目前尚未在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上廣泛采用。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，但一般接觸式測(cè)頭測(cè)量效率低，而且對(duì)一些軟質(zhì)表面無(wú)法進(jìn)行逆向工程測(cè)量。

12/9/202244常用的測(cè)量方法接觸式測(cè)量方法--坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12/7/2層析法層析法是近年來(lái)發(fā)展的一種反求工程逆向工程技術(shù)將研究的零件原形填充后，采用逐層銑削和逐層光掃描相結(jié)合的方法獲取零件原形不同位置截面的內(nèi)外輪廓數(shù)據(jù)，并將其組合起來(lái)獲得零件的三維數(shù)據(jù)。層析法的優(yōu)點(diǎn)在于任意形狀，任意結(jié)構(gòu)零件的內(nèi)外輪廓進(jìn)行測(cè)量，但測(cè)量方式是破壞性的。

12/9/202245層析法層析法是近年來(lái)發(fā)展的一種反求工程逆向工程技術(shù)12/7/非接觸式逆向工程測(cè)量方法

非接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)量原理的不同，大致有光學(xué)測(cè)量、超聲波測(cè)量、電磁測(cè)量等方式。

12/9/202246非接觸式逆向工程測(cè)量方法非接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)量原理的不同，大非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于光學(xué)三角型原理的逆向工程掃描法

這種測(cè)量方法根據(jù)光學(xué)三角型測(cè)量原理，以光作為光源，其結(jié)構(gòu)模式可以分為光點(diǎn)、單線條、多光條等，將其投射到被測(cè)物體表面采用光電敏感元件在另一位置接收激光的反射能量根據(jù)光點(diǎn)或光條在物體上成象的偏移，通過(guò)被測(cè)物體基平面、象點(diǎn)、象距等之間的關(guān)系計(jì)算物體的深度信息

12/9/202247非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于光學(xué)三角型原理的逆向工程掃描法非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于相位偏移測(cè)量原理的莫爾條紋法

這種測(cè)量方法將光柵條紋投射到被測(cè)物體表面，光柵條紋受物體表面形狀的調(diào)制，其條紋間的相位關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，數(shù)字圖像處理的方法解析出光柵條紋圖像的相位變化量來(lái)獲取被測(cè)物體表面的三維信息。

12/9/202248非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于相位偏移測(cè)量原理的莫爾條紋法

非接觸式逆向工程測(cè)量方法

基于工業(yè)CT斷層掃描圖像逆向工程法

這種測(cè)量方法對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行斷層截面掃描,以X射線的衰減系數(shù)為依據(jù)，經(jīng)處理重建斷層截面圖像根據(jù)不同位置的斷層圖像可建立物體的三維信息。該方法可以對(duì)被測(cè)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀進(jìn)行無(wú)損測(cè)量。該方法造價(jià)高，測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率低，獲取數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備體積大。美國(guó)LLNL實(shí)驗(yàn)室研制的高分辨率ICT系統(tǒng)測(cè)量精度為0.01mm。

12/9/202249非接觸式逆向工程測(cè)量方法基于工業(yè)CT斷層掃描圖像逆向工程法非接觸式逆向工程測(cè)量方法

立體視覺(jué)測(cè)量方法

立體視覺(jué)測(cè)量是根據(jù)同一個(gè)三維空間點(diǎn)在不同空間位置的兩個(gè)（多個(gè)）攝象機(jī)拍攝的圖像中的視差，以及攝象機(jī)之間位置的空間幾何關(guān)系來(lái)獲取該點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。立體視覺(jué)測(cè)量方法可以對(duì)處于兩個(gè)（多個(gè)）攝象機(jī)共同視野內(nèi)的目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)須伺服機(jī)構(gòu)等掃描裝置。立體視覺(jué)測(cè)量面臨的最大困難是空間特征點(diǎn)在多幅數(shù)字圖象中提取與匹配的精度與準(zhǔn)確性等問(wèn)題。12/