学文网Reverse Engineering and Its Application
Li Yurong
①Kunming University of Science and Technology Faculty of Mechanical and Electrical Engineering，Kunming 650000，China；
②Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology，Kunming 650203，China）
摘要：现代先进制造技术的发展，将实物的样件或模型转化为CAD数据模型，在利用快速成型系统、计算机辅助设计系统等对其进行数据处理，并不断的进行修改和优化设计这就是逆向工程技术。逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。逆向工程技术涉及计算机***形学、计算机***像处理、微分几何、概率统计等学科。
Abstract: Modern advanced manufacturing technology converts sample or model into CAD data model, then rapid prototyping systems and computer-aided design systems conduct its data processing, and continue to modify and optimize the design, it is the reverse engineering. Reverse engineering achieves the direct conversion from object to geometric modeling. Reverse engineering techniques related to computer graphics, computer image processing, differential geometry, probability and statistics etc.
关键词：逆向工程 数据处理 应用
Key words: reverse engineering；data processing；application
中***分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）21-0043-01
1逆向工程技术定义
逆向工程也称反求法、反求工程。逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，在此基础上对已有产品进行CAD重建，在根据需求进行设计和改进，是对已有产品设计的再设计和改进。逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。实物或样件三维测量数据三维产品数模产品的一体化开发。设计中充分利用CAD／CAE／CAM技术对已有的产品进行设计服务。
2逆向工程测量系统
根据测量时测量头是否和零件接触，可按其测量方式分两大类。
2.1接触式测量：故名思议，测量时测量针头测量时和零件接触取得数据。根据使用的测头不同。又可分为触发式和连续式。接触式应用最为广泛的是三座标测量机。它是20世纪6o年展起来的新型高效精密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。
2.2非接触式测量：根据测量原理的不同，可分为三角形法、激光干涉法、激光衍射法、结构光法、计算机视觉法、超声波法和层析法、CT测量法、MRI测量法等。
3逆向工程技术流程
3.1数据采集：逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始，进而决定下游工程。通常采用三坐标测量机、激光三维扫描、结构光测量等装置来获取样件的三维数据点。
3.2数据处理：包括点云处理、曲线处理、曲面处理、误差分析①点处理过程：主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。②曲线处理过程：根据所要创建的曲线类型，曲线可以设计得与点的片段相同，让曲线更光滑；也可由已存在的点创建出曲面；检查和修改曲线，检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性在进行设计修改。③曲面处理过程：根据所要创建的曲面类型，可以选择创建的曲面以精确为主或以光滑为主，或两者居中；也可由点云或曲线创建曲面；检查和修改曲面，检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性再进行设计修改。④误差分析：被测物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、设计中的被测物存在的加工误差、设计中的曲线拟合存在的拟合误差等方面的综合分析。
4逆向工程技术的常用软件
目前，比较著名的逆向工程软件如下：①Imageware（美国EDS公司），广泛应用于汽车、航空、航天、家电、模具。具有强大的点云处理和NURBS曲面重构功能。②Geomagic（美国RainDrop公司），主要用于玩具、工艺品等领域。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。③CopyCAD（英国DELCAM公司系列产品），主要处理测量数据的曲面造型。DELCAM的产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程。④RapidForm（韩国INUS公司开发）逆向工程软件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于CT数据的医疗***像建模。还可完成艺术品的测量建模以及高级***形生成。以上介绍的是常见逆向工程软件，均是国外的。国内在逆向工程软件方面的研究．主要集中在高等学校（如西安交通大学JDRE、浙江大学RE-SOFT、西北工业大学NPUSRMS），但是由于系统稳定性、可操作性等原因，这些研究性软件还没具备与国外商业化软件竞争的条件。
5逆向工程技术的应用领域
①模具设计制造方面：现代制造的大量模具都是由三维曲面构成，常常需要通过多次反复修改原始的模具型面，已得到所需的模具。然而曲面的改变却未反应在原始的CAD模具上，只要借助逆向工程的反求功能，可以时时的修正在制造过程中变更过的设计模型，从而得到新的完整的CAD模型。
②用于难于用基本几何元素来表达与定义的复杂曲面：如流线型的产品、工艺品以及不规则的线条组成的构件等，在精度、完整度等方面都很难以保证，利用逆向工程则可以加快设计速度并达到很好的精度。
③没有***纸或者***纸不全，没有CAD模型不能生产情况下：采用零件原件利用逆向工程进行点云测量，在形成零件设计***纸和三维CAD模型。并以此为依据利用CAM软件生成数控NC代码，复制生产一个相同的零件。
④设计的零件要通过实验验证的：首先在实体模型的基础上缩小比例经过各种实验性能测试，逐步修改实体模型。最终的实验模型借助逆向工程就可以将其转化为三维CAD模型。
⑤快速检验零件制造精度：通过逆向工程三维扫描技术建立零件模型和设计者设计的CAD模型比较。可以检测零件的制造精度。找出设计的不足，使产品不断完善。
在以上几个领域，逆向工程都不可或缺。其中复杂曲面产品的研发设计的发展最为突出。现在依托高精度三维数字扫描系统的逆向工程，结合CAD/CAM/CAPP/RP(快速成型)是当前产品设计研发的全新技术之一。涵盖的产业有：汽车摩托业、电子通讯业、玩具业、模具业、家电业、运动器材业、五金业等。制造的产品有：汽车模具外盖件、手机外壳、电器外型、耳机、玩具、文化用品等。这些逆向工程技术都大大的节省了产品开发的时间和成本。
参考文献：
[l]姜元庆，刘佩***．UG／Imageware逆向工程培训教程[M]．北京：清华大学出版社，2003．
[2]金涛，童水光等．逆向工程技术[M]．北京：北京工业出版社，2003．
[3]王宵等．逆向工程技术及其应用[M]．北京：化学工业出版社，2004．