逆向工程基本概念

逆向工程設(shè)計方法的應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)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(shè)計到圖樣，再制造出產(chǎn)品，我們稱之為“正向設(shè)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(gòu)-再設(shè)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(shè)備的實物、樣件、軟件(包括圖樣、程序，技術(shù)文件等)或影像(圖像、在照片等)作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)、生產(chǎn)工程學(xué)，材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識進行系統(tǒng)分析和研究，探索掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進而開發(fā)出同類的更為先進的產(chǎn)品的技術(shù)。其中實物反求的應(yīng)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(shè)計數(shù)據(jù)(包括設(shè)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(jié)構(gòu)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(guān)鍵功能及關(guān)鍵技術(shù)，對涉及特點和不足之處做出評估。(2)再設(shè)計階段：包括對樣本模型的測量規(guī)劃、模型的重構(gòu)、改進設(shè)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(guān)鍵技術(shù)1、反求對象的數(shù)字化方法與技術(shù)反求對象的數(shù)字化是通過特定的測量設(shè)備和測量方法獲取零件表面離散點的幾何坐標(biāo)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(gòu)技術(shù)所謂三維模型重構(gòu)技術(shù)，就是根據(jù)所采集的樣本級和數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)重構(gòu)樣本模型的技術(shù)。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(yīng)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(zhuǎn)化為CAD模型。第八頁，共十五頁。三、逆向工程的應(yīng)用(2)對外形美學(xué)要求較高的零部件設(shè)計，例如在汽車的外形設(shè)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(jié)會，組成產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測，修改的閉環(huán)系繞，實現(xiàn)快速的測量、設(shè)計、制造、再測量修改的反復(fù)迭代，高效率完成產(chǎn)品的初始設(shè)計。第九頁，共十五頁。三、逆向工程的應(yīng)用(4)計算機輔助檢測。企業(yè)在進行質(zhì)量控制時，對于外形復(fù)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(yīng)用(5)損壞或磨損零件的還原：當(dāng)零件損壞或磨損時，可以直接采用反求工程的方法重構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(gòu)造出CAD模型，通過將模型與原始設(shè)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(yīng)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。基于逆向工程的摩托車覆蓋件設(shè)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(fù)雜的自由曲面，設(shè)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(chǔ)上，采用逆向工程對摩托車覆蓋件進行三維建模和重新設(shè)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(shè)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(gòu)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(chǔ)上進行創(chuàng)新設(shè)計。第十四頁，共十五頁。內(nèi)容總結(jié)逆向工程設(shè)計方法的應(yīng)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(shè)計到圖樣，再制造出產(chǎn)品，我們稱之為“正向設(shè)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(gòu)-再設(shè)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