逆向工程基本概念

逆向工程設計方法的應用和常用支持軟件第一頁，共十五頁。一、逆向工程的基本概念和關鍵技術1、逆向工程的概念2、逆向工程的基本步驟3、逆向工程的關鍵技術第二頁，共十五頁。1、逆向工程的概念傳統(tǒng)的產(chǎn)品實現(xiàn)通常是從概念設計到圖樣，再制造出產(chǎn)品，我們稱之為“正向設計”，是一個“從無到有”的過程。而產(chǎn)品的逆向工程是按照產(chǎn)品的引進、消化、吸收與創(chuàng)新的思路，以“實物-原理-功能-三維重構-再設計”框架進行工作，是一種逆向思維的工作過程，是一個“從有到無”的過程。第三頁，共十五頁。1、逆向工程的概念逆向工程(ReverseEngineering，RE)，是一種以先進產(chǎn)品設備的實物、樣件、軟件(包括圖樣、程序，技術文件等)或影像(圖像、在照片等)作為研究對象，應用現(xiàn)代設計方法學、生產(chǎn)工程學，材料學和有關專業(yè)知識進行系統(tǒng)分析和研究，探索掌握其關鍵技術，進而開發(fā)出同類的更為先進的產(chǎn)品的技術。其中實物反求的應用最為廣泛。簡單地說．逆向工程就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設計數(shù)據(jù)(包括設計圖紙或數(shù)字模型)的過程。第四頁，共十五頁。2、逆向工程的基本步驟(1)分析階段：對反求對象的功能原理，結構形狀、材料性能、加工工藝等方面有全面深入的了解．明確其關鍵功能及關鍵技術，對涉及特點和不足之處做出評估。(2)再設計階段：包括對樣本模型的測量規(guī)劃、模型的重構、改進設計，仿制等．(3)產(chǎn)品制造階段。第五頁，共十五頁。3、逆向工程的關鍵技術1、反求對象的數(shù)字化方法與技術反求對象的數(shù)字化是通過特定的測量設備和測量方法獲取零件表面離散點的幾何坐標數(shù)據(jù)。即樣件表面的數(shù)據(jù)采集，使反求工程CAD緘默的首要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集要求高效、高精度。2、三維模型重構技術所謂三維模型重構技術，就是根據(jù)所采集的樣本級和數(shù)據(jù)在計算機內重構樣本模型的技術。第六頁，共十五頁。二、逆向工程軟件專門的逆向下程軟件有：如美國的SDRC公司的IMAGEWARESURFACER；英國DELCOM公司的COPYCAD；英國RENISHAW公司的TRACE。許多主流的CAD／CAM軟件中集成了反求工程模塊，如UG／QuickShape；PR0／E中的PRO／ICEMSURF、PR0／DESIGNER;PRO／SCANTOOLS;CIMATRON中的REVERSEENGINEERING等。第七頁，共十五頁。三、逆向工程的應用(1)由于某些原因，在只有產(chǎn)品或產(chǎn)品的工裝．沒有圖紙和CAD模型的情況下，卻需要對產(chǎn)品進行有限元分析、加工、模具制造或者需要對產(chǎn)品進行修改等等，這時就需要利用反求工程手段將實物轉化為CAD模型。第八頁，共十五頁。三、逆向工程的應用(2)對外形美學要求較高的零部件設計，例如在汽車的外形設計階段是很難用現(xiàn)有的CAD軟件完成的。通常都需要制作外形的油泥模型，再用反求工程的方法生成CAD模型。(3)將反求工程和快速原型制造(RPM)相結會，組成產(chǎn)品設計、制造、檢測，修改的閉環(huán)系繞，實現(xiàn)快速的測量、設計、制造、再測量修改的反復迭代，高效率完成產(chǎn)品的初始設計。第九頁，共十五頁。三、逆向工程的應用(4)計算機輔助檢測。企業(yè)在進行質量控制時，對于外形復雜的產(chǎn)品檢測往往非常困難，這時使用逆向工程的方法對產(chǎn)品進行測量，并把測量到的大量數(shù)據(jù)點與理論模型進行比較，從而分析產(chǎn)品制造誤差。第十頁，共十五頁。三、逆向工程的應用(5)損壞或磨損零件的還原：當零件損壞或磨損時，可以直接采用反求工程的方法重構出CAD模型，對損壞的零件表面進行還原和補修。由于被檢測零件表面磨損、損壞等原因，會造成測量誤差，這就要求反求工程系統(tǒng)具有推理和判斷能力。例如，對稱性、標準尺寸、平面間的平行和垂直等特性。最后，加工出零件。第十一頁，共十五頁。三、逆向工程的應用（6）數(shù)字化模型檢測：對加工后的零件，進行掃描測量，再利用反求工程法構造出CAD模型，通過將模型與原始設計的CAD模型在計算機上進行數(shù)據(jù)比較，可以撿測制造誤差，提高檢測精度。（7）其他應用：在汽車、航天、制鞋、模具和消費性電子產(chǎn)品等制造行業(yè)，甚至在休閑娛樂行業(yè)也可發(fā)現(xiàn)反求工程的痕跡。第十二頁，共十五頁?；谀嫦蚬こ痰哪ν熊嚫采w件設計覆蓋件是摩托車的重要組成部分，為了減小行駛阻力和外形美觀，一般都做成復雜的自由曲面，設計時如果直接用CAD軟件建模，不僅操作困難，而且十分耗時。在已有原型的基礎上，采用逆向工程對摩托車覆蓋件進行三維建模和重新設計將是一種有效的方法。以摩托車覆蓋件為例，從實物原型的數(shù)據(jù)采集、點云數(shù)據(jù)的處理和實體建漠三個方面描述逆向工程的實現(xiàn)過程。第十三頁，共十五頁。基于逆向工程的摩托車覆蓋件設計首先利用三維激光掃描儀對摩托車覆蓋件表面進行測量，獲取三維點云數(shù)據(jù)。然后在Imageware軟件中進行點云的去噪處理、特征點的提取、特征曲線的構建和曲面的拼接。最后在Unigraphics軟件中進行三維實體建模，為摩托車覆蓋件的快速開發(fā)提供實體數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理和實體建模的過程中，可以在原有基礎上進行創(chuàng)新設計。第十四頁，共十五頁。內容總結逆向工程設計方法的應用和常用支持軟件。傳統(tǒng)的產(chǎn)品實現(xiàn)通常是從概念設計到圖樣，再制造出產(chǎn)品，我們稱之為“正向設計”，是一個“從無到有”的過程。而產(chǎn)品的逆向工程是按照產(chǎn)品的引進、消化、吸收與創(chuàng)新的思路，以“實物-原理-功能-三維重構-再設計”框架進行工作，是一種逆向思維的工作過程，是一個“從有到無”的過程。逆向工程(ReverseEngineering，RE)，是一