正向設(shè)計與逆向設(shè)計

1、逆向設(shè)計百科名片白車身是逆向設(shè)計典型應(yīng)用逆向設(shè)計過程是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進行數(shù)字化處理 （數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù) 處理），并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的三維 CAD莫型 （曲面模型重構(gòu)）,并進一步用CAD/CAFCAM系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、 數(shù)控加工的過程。逆向設(shè)計通常是應(yīng)用于產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計。目錄正向設(shè)計和逆向設(shè)計 逆向設(shè)計的流程示意 產(chǎn)品逆向設(shè)計的產(chǎn)生與應(yīng)用 幾種用于逆向設(shè)計的應(yīng)用軟件 正向設(shè)計和逆向設(shè)計 逆向設(shè)計的流程示意 產(chǎn)品逆向設(shè)計的產(chǎn)生與應(yīng)用 幾種用于逆向設(shè)計的應(yīng)用軟件 展開編輯本段 正向設(shè)計和逆向設(shè)計早期設(shè)計師在進行產(chǎn)品的造型設(shè)計時，所采用的方法主

2、要是正向設(shè)計 法；這是一個從概念設(shè)計起步到CAD建模、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程，產(chǎn)品造型設(shè)計的正向設(shè)計流程示意：概念設(shè)計 -CAD/CAM系統(tǒng)-制造系統(tǒng)新產(chǎn)品。但對于復(fù)雜的產(chǎn)品，正向設(shè)計方法也顯示出了他的不足，設(shè)計過程難 度系數(shù)大、周期較長、成本高、不利于產(chǎn)品的研制開發(fā)，因為設(shè)計師無法 完全預(yù)估產(chǎn)品在設(shè)計過程中會出現(xiàn)什么樣的狀況，如果每一次都因為一些局部的問題而導(dǎo)致整個產(chǎn)品推到重來，不管從時間上還是從成本上都是不 可接受的。如果有方法改正在正向設(shè)計過程中所產(chǎn)生的局部問題自然是兩 全其美的事，正是在這樣的背景下自然發(fā)展并形成了逆向設(shè)計的方法。逆向設(shè)計通常是根據(jù)正向設(shè)計概念所產(chǎn)生的產(chǎn)品原始模型或者

3、已有產(chǎn) 品來進行改良，通過對產(chǎn)生問題的模型進行直接的修改、試驗和分析得到 相對理想的結(jié)果，然后再根據(jù)修正后的模型或樣辦通過掃描和造型等一系 列方法得到最終的三維模型。采用逆向設(shè)計的方法所得到的產(chǎn)品模型，因為是有實際的模型參與各 種試驗因此得到的結(jié)果相對于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實，從 而能迅速找到并確定產(chǎn)品的正確形態(tài)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。在實際的新產(chǎn)品開發(fā)中，通常都是正向設(shè)計和逆向設(shè)計結(jié)合使用的編輯本段 逆向設(shè)計的流程示意逆向設(shè)計的一般流程：產(chǎn)品樣件-數(shù)據(jù)采集 -數(shù)據(jù)處理 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)-模型重構(gòu) f制造系統(tǒng)新產(chǎn)品。而在逆向設(shè)計這些環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品造

4、型設(shè)計逆向設(shè)計的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)米集數(shù)據(jù)采集（樣件的表面數(shù)字化）是進行產(chǎn)品逆向設(shè)計的第一步。一般而 言。數(shù)據(jù)采集可由接觸式與非接典型的點云處理過程觸式兩種來實現(xiàn)。接觸式測量根據(jù)測頭的不同，可分為觸發(fā)式和連續(xù)式。應(yīng)用最廣泛的 三座標測量機是 20世紀60年代發(fā)展起來的新型高效精密測量儀器，是有 很強柔性的大型測量設(shè)備。接觸式測量對物體的表面的顏色和光照沒有要 求，因此物體邊界的測量相對精確，但對軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢；非接觸式測量 根據(jù)原理的不同，可以分為三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計算 機視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、MR測量法、超聲波法和層析法。通常使用非接觸式測量在采集實物模型的表

5、面資料時，采集速度快，可形成“點云”資料，缺點是精度較低而且對樣件表面和光照有較高 的要求。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將影響模型重構(gòu)的質(zhì)量。在此階段一般應(yīng)進行數(shù)據(jù)預(yù) 處理、數(shù)據(jù)分塊、數(shù)據(jù)光順、三角化、數(shù)據(jù)優(yōu)化、多視拼合、噪聲濾波、 拓撲建立、特征提取等工作。模型重構(gòu)模型的重構(gòu)也就是通常所說的逆向造型 過程，重構(gòu)的方案目前主要有三種，每一種都有不同的適用場合：1）以B-Spline 或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法，2）以三角Bezier曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法；3）以多面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。編輯本段 產(chǎn)品逆向設(shè)計的產(chǎn)生與應(yīng)用在飛機、汽車、工藝美術(shù)品和模具等行業(yè)的設(shè)計和制造中，通常是由 復(fù)雜

6、的自由曲面拼接而成，因此在概念設(shè)計階段難以用嚴密、統(tǒng)一的數(shù)學(xué) 語言來描述。這些產(chǎn)品的初始模型是通過對事先制造出的木制或泥制模型 來實現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)生的。近年來在產(chǎn)品造型設(shè)計中逐漸走向成熟形成逆向設(shè) 計法。由于產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計有起點高、成本低、周期短、易改型、易創(chuàng) 新的特性，自出現(xiàn)以來便受到了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計師的關(guān)注。目前該技術(shù)在下 面幾方面得到了廣泛應(yīng)用：a.用于汽車、摩托車等具有較復(fù)雜曲面外型產(chǎn)品的修復(fù)與改型設(shè)計中；摩托車逆向之油泥模型2b用于設(shè)計與制造個性化的產(chǎn)品，如人體擬合、太空服裝設(shè)計、假肢設(shè) 計等；C 根據(jù)客戶樣件進行 模具設(shè)計 時，該項技術(shù)可使自動化程度大大提高；d 在樣件缺少圖形文件時

7、，可用逆向設(shè)計來生成圖形文件：e .在快速原形制造中逆向設(shè)計可實現(xiàn)原形產(chǎn)品的快速準確建模并進行 重新設(shè)計。f. 用于對產(chǎn)品模型運行運動模擬和仿真，代表軟件：cmosmotion works ; h.對產(chǎn)品模型的受力情況進行仿真，代表軟件：cmosxpress ;g. 對注塑件進行注塑分析，代表軟件：Mouldflow Plastics In sight 、Solidworks moldflow xpress;2產(chǎn)品逆向設(shè)計的過程及其關(guān)鍵問題編輯本段 幾種用于逆向設(shè)計的應(yīng)用軟件國際市場有很多產(chǎn)品逆向設(shè)計的應(yīng)用軟件，如美國Imageware公司的imageware、英國 Renishaw 公司的

8、TRACE 英國 MDT公司的 STRIM and Surface Reconstruction、英國 DelCAM公司產(chǎn)品 CopyCAD和美國 Rain Drop公司的 Geomagic;此外，一些 CAD/ CAM系統(tǒng)。如美國 PTC公司的 Pro/Engineer 、德國Siemens PLM旗下的NX與法國達索公司的 CATIA和 Solidworks office premium等在其系統(tǒng)中也集成了可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè) 計的模塊，但與專業(yè)的逆向設(shè)計軟件比較在功能上有較大局限性。例如：imageware逆向設(shè)計軟件可方便的實現(xiàn)下面幾項功能：B itjar -vain bm h位二抽幻

9、工左l蟄* y-0* 寺點一吞鼠標的 imageware 逆向造型31）接受不同來源的掃描資料點的分析與處理。如CMM.Laser，sensors ，Ultraso und 等;2）快速、準確地將掃描點轉(zhuǎn)換成NURBS®面；3）對曲面模型的精度、品質(zhì)進行評價；4）對曲線、曲面的形狀實現(xiàn)交互修改。在產(chǎn)品的曲面模型重建時。 imageware不需經(jīng)過建造曲線來構(gòu)造曲面而是直接由掃描點來直接產(chǎn)生曲 面；或采用建立周邊曲線再用該邊界與其內(nèi)部的掃描點群來產(chǎn)生曲面；也可首先在掃描點群中構(gòu)造NURBSft線，再由曲線來產(chǎn)生曲面。顯而易見，逆向設(shè)計和逆向工程是有區(qū)別的。逆向設(shè)計是設(shè)計的一種高效的方法，