四大逆向工程软件简介
Imageware 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。
以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件（例如：Imageware surfacer）进行处理即可获得class 1 曲面。
随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。
Imageware 逆向工程软件的主要产品有：
Surfacer——逆向工程工具和class 1 曲面生成工具Verdict——对测量数据和CAD 数据进行对比评估Build it——提供实时测量能力，验证产品的制造性RPM——生成快速成型数据
View——功能与Verdict 相似，主要用于提供三维报告
Imageware 采用NURB 技术，软件功能强大，易于应用。Imageware 对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX 工作站、PC 机均可，操作系统可以是UNIX、NT、Windows95 及其它平台。
Imageware 由于在逆向工程方面具有技术先进性，产品一经推出就占领了很大市场分额，软件收益正以47% 的年速率快速增长。
Surfacer 是Imageware 的主要产品，主要用来做逆向工程，它处理数据的流程遵循点——曲线——曲面原则，流程简单清晰，软件易于使用。其流程如下：
一、点过程
读入点阵数据。
Surfacer 可以接收几乎所有的三坐标测量数据，此外还可以接收其它格式，例如：STL、VD A 等。
将分离的点阵对齐在一起（如果需要）。
有时候由于零件形状复杂，一次扫描无法获得全部的数据，或是零件较大无法一次扫描完
成，这就需要移动或旋转零件，这样会得到很多单独的点阵。Surfacer 可以利用诸如圆柱面、球面、平面等特殊的点信息将点阵准确对齐。
对点阵进行判断，去除噪音点（即测量误差点）。
由于受到测量工具及测量方式的限制，有时会出现一些噪音点，Surfacer 有很多工具来对点
阵进行判断并去掉噪音点，以保证结果的准确性。
通过可视化点阵观察和判断，规划如何创建曲面。
一个零件，是由很多单独的曲面构成，对于每一个曲面，可根据特性判断用用什么方式来构成。例如，如果曲面可以直接由点的网格生成，就可以考虑直接采用这一片点阵；如果曲面需要采用多段曲线蒙皮，就可以考虑截取点的分段。提前作出规划可以避免以后走弯路。
根据需要创建点的网格或点的分段。
Surfacer 能提供很多种生成点的网格和点的分段工具，这些工具使用起来灵活方便，还可以
一次生成多个点的分段。
二、曲线创建过程判断和决定生成哪种类型的曲线。曲线可以是精确通过点阵的、也可以
是很光顺的（捕捉点阵代表的曲线主要形状），或介于两者之间。
创建曲线。根据需要创建曲线，可以改变控制点的数目来调整曲线。控制点增多则形状吻合度好，控制点减少则曲线较为光顺。
诊断和修改曲线。可以通过曲线的曲率来判断曲线的光顺性，可以检查曲线与点阵的吻合性，还可以改变曲线与其它曲线的连续性（连接、相切、曲率连续）。Surfacer 提供很多工具来调整和修改曲线。
三、曲面创建过程决定生成那种曲面。
同曲线一样，可以考虑生成更准确的曲面、更光顺的曲面（例如class 1 曲面），或两者兼顾，可根据产品设计需要来决定。
创建曲面。
创建曲面的方法很多，可以用点阵直接生成曲面（Fit free form），可以用曲线通过蒙皮、扫掠、四个边界线等方法生成曲面，也可以结合点阵和曲线的信息来创建曲面。还可以通过其它例如园角、过桥面等生成曲面。
诊断和修改曲面。比较曲面与点阵的吻合程度，检查曲面的光顺性及与其它曲面的连续性，同时可以进行修改，例如可以让曲面与点阵对齐，可以调整曲面的控制点让曲面更光顺，或对曲面进行重构等处理。
英国Triumph Motorcycles 有限公司的设计工程师Chris Chatburn 说：“利用Surfacer 我们可以在更短的时间内完成更多的设计循环次数，这样可以让我们减少50% 的设计时间。”
最新发布的Surfacer 10.6 软件将以下工作流程的高性能工具完整的集成到一起：
[ 弹性的曲面创建工具] ：可以在一个弹性的设计环境里非常方便的直接从曲线、曲面、或测量数据创建曲面，支持贝茨尔（Bezier）和非均匀有理B 样条（NURBS）曲面两种方法。用户可以选择适合的曲面方法，通过结合两种方法的优点来获益。
[ 动态的曲面修改工具] ：允许用户在交互的方式下试探设计主题，立刻就可以看到是否美观和思路是否符合工程观念。设计、工程分析、制造的标准都通过精心的构造过程考虑进去，所以当每次修改曲面时不需要再重新校核标准。
[ 实时的曲面诊断工具] ：可以提供诸如任意截面的连续性、曲面反射线情况、高亮度线、光谱图、曲率云图和园柱型光源照射下的反光图等多种方法，在设计的任何时候都可以查出曲面缺陷。
[ 有效的曲面连续性管理工具] ：在复杂的曲面缝补等情况下，即使曲面进行了移动修改等操作，也能保证曲面同与之相连的曲面间的曲率连续，避免了乏味的手工再调整过程。
[强大的处理扫描数据能力]：根据Rainbow 图法（相当于假设雨水从上面落下，由于形状差异导致雨水流速差异）、曲率大小变化云图法（对于一个完全光顺的class 1 曲面，相当于曲率大小变化为零，对于两个不同曲面，此值会不同）将扫描数据分开，这样可以很快地捕捉产品的主要特征，并迅速建立各个相应曲面，避免了费事的分析和处理。
正是由于Imageware 在计算机辅助曲面检查、曲面造型及快速样件等方面具有其它软件无可匹敌的强大功能，使它当之无愧的成为逆向工程领域的领导者。
Geomagic Studio
由美国Raindrop （雨滴）公司出品的逆向工程和三维检测软件Geomagic Studio 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面。该软
件也是除了Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件。
Geomagic Studio 主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五个模块。主要功能包括：自动将点云数据转换为多边形（Polygons）快速减少多边形数目（Decimate）把多边
形转换为NURBS 曲面曲面分析（公差分析等）输出与CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式（IGS、
STL、DXF 等）
1.从CAD 数模得到的产品模型
2.将CAD 模型读入Geomagic Studio
3.CAD 设计模型与从实际模型扫描所得的点云数据（不同坐标系）
4.扫描数据与CAD 模型的自动对合
5.扫描数据与CAD 模型的自动对齐
6.误差以彩色图形直观显示
7.用户可标出任意点误差
8. Qualify 的结果可以输出为HTML 格式
CopyCAD
CopyCAD 是由英国DELCAM 公司出品的功能强大的逆向工程系统软件，它能允许从已
存在的零件或实体模型中产生三维CAD 模型。该软件为来自数字化数据的CAD 曲面的产生提供了复杂的工具。CopyCAD 能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器。
CopyCAD 简单的用户界面允许用户在尽可能短的时间内进行生产，并且能够快速掌握其功能，既使对于初次使用者也能做到这点。使用CopyCAD 的用户将能够快速编辑数字化数据，产生具有高质量的复杂曲面。该软件系统可以完全控制曲面边界的选取，然后根据设定的公差能够自动产生光滑的多块曲面，同时，CopyCAD 还能够确保在连接曲面之间的正切的连续性。
该软件的主要功能如下：数字化点数据输入
DUCT 图形和三角模型文件
CNC 坐标测量机床
分隔的ASCII 码和NC 文件激光扫描器、三维扫描器和SCANTRON PC ArtCAM
Renishaw MOD 文件点操作能够进行相加、相减、删除、移动以及点的隐藏和标记等点编辑能够为测量探针大小对模型的三维偏置进行补偿能够进行模型的转换、缩放、旋转和镜像等模型转换能够对平面、多边形或其它模型进行模型裁剪
三角测量在用户定义的公差和选项内的数字化模型的三角测量，包括：
①原始的——法线设置
②尖锐——尖锐特征强化
③特征匹配——来自点法线数据的特征
④关闭三角测量——为了快速绘图可以关闭模型
特征线的产生边界——转换模型外边缘为特征线间断——为找到简单的特征（如凸出和凹下）而探测数据里的尖锐边缘能够转换数字化扫描线为特征线输入的数据——能够从点文件中摘录多线条和样条曲线
曲面构造通过在三角测量模型上跟踪直线产生多样化曲面在连接的曲面之间，用已存在的曲面定义带有选项的正切连续性的边界使用特征线指导和加快曲面定义
曲面错误检查比较曲面与数字化点数据报告最大限、中间值和标准值的错误背离错误图形形象
地显示变化
输出
IGES、CADDS4X
STL ASCII 码和二进制
DUCT 图形、三角模型和曲面
分隔的ASCII 码
RapidForm
RapidForm 是韩国INUS 公司出品的全球四大逆向工程软件之一，RapidForm 提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成为3D Scan 后处理之最佳化的接口。RapidForm 也将使您的工作效率提升，使3D 扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。
多点云数据管理介面
高级光学3D 扫描仪会产生大量的数据（可达100,000 ～200,000 点），由于数据非常庞大，因此需要昂贵的电脑硬件才可以运算，现在RapidForm 提供记忆管理技术（使用更少的系统资源）可缩短您处理数据的时间。
多点云处理技术可以迅速处理庞大的点云数据，不论是稀疏的点云还是跳点都可以轻易地转换成非常好的点云，RapidForm 提供过滤点云工具以及分析表面偏差的技术来消除3D 扫描仪所产生的不良点云。
快速点云转换成多边形曲面的计算法
在所有逆向工程软件中，RapidForm 提供一个特别的计算技术，针对3D 及2D 处理是同类型计算，软件提供了一个最快最可靠的计算方法，可以将点云快速计算出多边形曲面。RapidForm 能处理无顺序排列的点数据以及有顺序排列的点数据。
彩色点云数据处理
RapidForm 支持彩色3D 扫描仪，可以生成最佳化的多边形，并将颜色信息映像在多边形模型中。在曲面设计过程中，颜色信息将完整保存，也可以运用RP 成型机制作出有颜色信息的模型。R apidForm 也提供上色功能，通过实时上色编辑工具，使用者可以直接对模型编辑自己喜欢的颜色。
点云合并功能多个点扫描数据有可能经手动方式将特殊的点云加以合并，当然，RapidForm 也提供一技术，使用者可以方便地对点云数据进行各种各样的合并。
注：Roland 模具加工机随机所附的PixForm 软件为RapidForm 的OEM 软件.
CATIA 逆向软件比较好的几个逆向软件中CATIA的逆向是最好的,尤其是可以结合其强大的曲面造型功能进行造型设计,其class A 也是很厉害的,另外造型完后可以直接在里面做结构做摸具做加工等后续工作,这个是其他逆向软件达不到的
geomagic 感觉唯一的优点就是可以自动生成曲面,但这个也是高端用户所认为的缺点,自动生成的曲面质量是非常差的,要得到好的曲面,其前期的处理工作量又是非常大的,也失去了他快捷的优势了.另外,CATIA 新版本里面也有自动拟合曲面功能,但缺点是不能进行曲面编辑调整.一般都不用这
个功能.
copycad 和geomagic 差不多,看不到多大的好处
polyworks 等测量逆向软件,做法都差不多,但从可操作性和方便上来讲,都不如CATIA做逆向方便IMW 做逆向不错,是做逆向的专业软件中最强大的,曲面处理也很不错, 另外,逆向一般和高级曲面A 面联系在一起,所以很多做高级曲面的软件都有逆向功能,象icem su rf alias 等等,这些软件的特点是曲面功能都很强大,但逆向功能很难操作,
以前很多人认为CATIA 的点处理功能比较慢,功能比较差,可比较了几个逆向软件后感觉点处理速度各个逆向软件差不多,最快的还是国内的某个逆向软件,
从综合角度来考虑,我认为CATIA 做逆向是个不错的选择,
逆向工程与快速原型技术 （综合技能训练及评价） 题 目 逆向工程三维建模关键技术 综合创新训练 姓 名 ******* 学 号 *********** 专业班级 机制**** 授课教师 ****** 分 院 机电与能源工程分院 完成日期 **** 年 **月 *日 宁波理工学院
绪论 (3) 0.1什么是逆向工程 (3) 1.2逆向工程的基本操作步骤 (3) 第一章点云摆正综合练习 (4) 1.1目的和意义 (4) 1.2 点云数据摆正的原理及实现流程 (4) 1.3 点云数据摆正综合练习及具体实现步骤 (4) 第二章逆向建模特征线构建技术 (15) 2.1 目的和意义 (15) 2.2 曲面对齐与拼接的原理及实现流程 (15) 2.3曲面对齐与拼接综合练习及具体实现步骤 (15) 3.1 目的和意义 (32) 3.2 曲线构建的原理及实现流程 (32) 3.3 曲线构建及具体实现步骤 (32) 4.1 目的和意义 (36) 4.2 曲面重构的原理及实现流程 (36) 4.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (36) 第五章：点云数据修补综合练习 (41) 5.1 目的和意义 (41) 5.2 曲面重构的原理及实现流程 (41) 5.3点云拼接综合练习及具体实现步骤 (41) 第六章总结与反思 (49)
绪论 0.1什么是逆向工程 逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同,逆向工程是对已有的产品零件或原型进行CAD模型重建，即对已有的零件或实物原型，利用三维数字化测量设备准确的、快速的测量出实物表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建实物CAD模型的过程，它属于产品导向（product oriented）。逆向工程不是简单的再现产品原型，而是技术消化、吸收，进一步改进、提高产品原型的重要技术手段；是产品快速创新开发的重要途径。通过逆向工程掌握产品的设计思想属于功能向导。 1.2逆向工程的基本操作步骤
四大汽车逆向工程软件简介 四大逆向工程软件之一：Imageware Imageware 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfacer)进行处理即可获得class 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、
实验一：逆向工程技术实验三维测量操作 一、实验目的 了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。 二、实验的主要内容 样件外形测量与三维重构。 三、实验设备和工具 柔性关节臂式三坐标扫描系统 装有IMAGEWARE软件的计算机 四、实验原理 1、三维测量的方法简介 不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。 2、非接触式测量的三角测量原理 激光探头的测量原理目前均以三角法为主。如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。 2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介 柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。 Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。 3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用 测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。 数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块 五、实验方法和步骤 1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。 “Services”-->“Positioning” 将工件放在台面上使扫描头能扫到所有要扫的面。被扫工件应先喷上显像剂 Digitization --> Add digitization：Name(Path) 按Run digitization定义步距、频率等 按Record开始扫描，一个方向扫完后，可用Face检查，未扫到部分再换方向局部补扫。将已扫的结果点云过滤。 将结果输出，保存为逆向工程软件所用的格式文件。 2、在逆向工程软件中处理测量所得的数据，并进行曲面重构，得到计算机三维模型，最后在三维CAD软件中完成样件的三维造型设计。
先进微电子科技（ASM） ——企业运营流程 企业运营流程：即企业管理部门的日常作业流程，是一个企业进行生产经营或者贸易等等企业工作的程序。比如一件事情，在企业中由上至下规定了各个涉及部门的工作规章、工作流程以及相关职责等等。 一些详细的各流水线的作业流程也就构成了整个企业的作业流程。 运营流程（Operations Process）执行力三大核心流程：人员流程——用正确的人；战略流程——做正确的事；运营流程—用正确的方法。
一、各部门配置合格人员（人力资源） 1.1用人需求 1.2人员招聘 1.3入职培训 1.4试用期考核 1.5转正 1.6平时绩效考核、年度考核 二、营销 2.1挖掘、寻找目标客户 2.2与目标洽谈 2.3样品确认 2.4营销合同 2.5评审 2.6客户确认 2.7产品交付
2.8质量追踪、贷款回收 三、采购 3.1根据市场预测、营销计划、物料库存3.2采购申请单 3.3采购合同 3.4审批 3.5交货跟踪 3.6供应商送货 3.7产品验收 3.8入库 3.9交付考核
四、质量管理（质量管理检验） 五、仓库工作 5.1供应商来料 5.2进货检验 5.3入库商品的存放、编码 5.4出货通知 5.5出库 5.6仓库销账 六、产品交付客户 七、质量追踪工程服务 先进微电子科技（ASM） 管理：推行TQM（全面优质管理）、5S（良好厂房管理）﹐贯彻ISO9001质量体系，并着手引进ISO14000.2.健全的安全生产保证体系，从组织、制度、教育及硬件设施方面为员工和企业提供安全保障。3.建立高速局域网及广域网，全面实行计算机化管理。 4.全面运行SAP企业资源筹划（ERP）系统，提升资源利用水平及工作效率。
1.3 逆向工程中的关键技术 1.3.1 数据采集技术 目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度和经济性，还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上可以分为接触式(Contact)和非接触式（Non-contact）两种。 接触式包括三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，CMM）和关节臂测量机；而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围，具体选用何种测量方法和数据处理技术应根据被测物体的形体特征和应用目的来决定。目前，还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法。各种数据采集方法分类如图1.3所示。 在接触式测量方法中，CMM是应用最为广泛的一种测量设备；CMM通常是基于力-变形原理，通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形，检测出接触点的三维坐标，按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特殊要求，可达到很高的测量精度（±0.5μm），对物体边界和特征点的测量相对精确，对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效。主要缺点是效率低，测量过程过分依赖于测量者的经验，特别是对于几何模型未知的复杂产品，难以确定最优的采样策略与路径。
图1.3 逆向工程数据采集方法分类
逆向工程及其应用 一、什么是逆向工程 随着科技的发展和人们生活水平的提高，产品的性能和外形发生了很大的改变，原来粗大笨重的产品，正在被小巧玲珑，造型别致的产品所代替，工业产品设计正在成为一种热门的行业，根据人机工程学和美学原理设计的各种使用方便、线条流畅的产品，如轿车、家用电器等，随处可见，这些产品一般都是由一些空间自由曲面组成的，用传统的方法很难设计、制造出来;为了设计、制造这类产品和相应的工装具，必须使用CAD/CAM,多轴加工中心等先进技术，现代逆向工程技术就是在这祥的背景下产生的。 逆向工程RE (Reverse Engineering，也称反求工程)，是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转人到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这样的产晶设计过程珊们欢去“正向设计”过程。 逆向工程产品设计过程如图一所示，可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程;它针对现有的工件(样品或模型)利用3D数字化量测仪器准确、快速的测量出工件的轮廓坐标，并加以编辑、修改、建构曲面后，传至一般的CAD/CAM系统.再由CAM软件产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机床，制作出所需模具，或者送到快速原型成型机，将样品模型制作出来。逆向工程在某些方面很像我们常说的“仿制”;可以说，在我国正在成为世界制造中心的今天，逆向工程将大有用武之地。
逆向工程技术的应用 仿制、仿造已经成为了我国一部分企业的固定生产方式，针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜，逆向工程的广泛应用在其中起到了不可忽视的作用。于是，经常有人将逆向工程和非法仿制联系在一起，甚至提出了知识产权保护等法律层面的问题。实际上，逆向工程代表了一种非常高效的产品设计思路和方法。本文从逆向工程设计的概念出发，阐述了现代制造业中逆向工程的概念以及逆向工程在模具制造等行业中的作用。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 一、引言 在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应
用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。 二、逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。
杭州博洋科技有限公司技术考核试卷 （UG基础类40%与逆向实践类60%）（A+B）单位姓名成绩 一、填空题（每题3分，共36分） 1、为了使所建立的模型随时按需要可变，应确保模型特征的参数化和相关性。 2、UG软件不支持中文文件名，文件名的后缀是 prt 。 3、三维造型设计步骤是新建文件、调用建模模块、调用建模工具建模、保存文件。 4、草图约束分为尺寸约束和几何约束两类。 5、UG NX实体建模的基准特征包括基准平面、基准轴、基准坐标系。 6、通过抽取几何体来复制面、区域或体实现创建作用。 7、为保证逆向造型的质量，造型过程中，不得随意修改产品的外形与尺寸，严禁出现主尺寸超差。在不确定情况下，产品定位孔洞应做到宁大勿小。 8、UGNX的逆向造型遵循：点、线、面、体的一般原则。 9、在UGNX中快捷键Ctrl+J表示编辑对象颜色、Ctrl+B表示隐藏几何体、Ctrl+R 表示旋转视图对象。 10、逆向造型质量判定标准有主要分造型范围、外观、精度与配合、 尺寸、干涉、拔模、工艺性。 11、UGNX：美国麦道飞机公司开发；利用NX建模模块，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状 12、一般来说，创建曲面都是从曲线开始的。可以通过点创建曲线来创建曲面，也可以通过抽取或使用视图区已有的特征边缘线创建曲面。 二、选择题（每题2分，共16分） 1、下列关于参数化描述正确的是（C ） A、参数化就是指对尺寸标注进行参数化处理 B、参数化是UGNX独有的特点 C、是使用“关联性约束”来定义和修改几何模型 D、参数化设计使设计过程变的更加复杂
2、选择下列（C）哪一项，可以在进行选择操作时只选一个边缘而选中所有相切边缘？ A、相连曲线 B、自动判断曲线 C、相切曲线 D、特征曲线 3、UGNX软件里的快捷键CTRL+SHIFT+U是表示（C）。 A、反隐藏 B、从隐藏的几何体中选取几何体 C、显示所有隐藏的几何体 D、隐藏选定的几何体 4、曲面上有一条样条曲线，如果要在曲面上将这条曲线偏置一段距离，应该（A）。 A、面上偏置曲线 B、表面偏置 C、偏置-〉曲线沿表面 D、编辑-〉变换-〉曲面样条 5、建模中，想用一些实体的边缘创建曲线集，应该用（D）命令来生成这些曲线。 A、转换-〉边缘到曲线 B、投影-〉边缘到曲线 C、抽取-〉Isoline曲线 D、抽取-〉边缘曲线 6、你希望创建的部件看起来真实感很强，应该用（A）方法显示。 A、用着色方式显示 B、显示隐藏边方式显示 C、带灰度的隐藏边显示 D、虚线显示隐藏边方式 7、第一次打开一个已经存在的部件，假如要想知道一个样条曲线的详细信息，应该用（D）菜单选项。 A、信息-〉自由形状-〉样条曲线 B、编辑-〉样条曲线 C、帮助-〉样条信息 D、信息-〉样条曲线 8、草图是（D） A、位于同一平面上的曲线集 B、艺术家的图纸，作为最初的草稿 C、从其他图形系统来的粗略的图象 D、一个命名的曲线集合，在指定的平面上 三、判断题：（正确写√，错误写×）（每题3分，共18分） 1、不封闭的截面线串不能创建实体。（×） 2、逆向造型中连线的方法是：先圆后直,再样条曲线。（×） 3、构建曲面时，所有构造线必须光顺连接,也就是相切或曲率连续。（√） 4、不规范的曲面间要用网格来桥接。（√） 5、逆向造型过程中所有的为了保证过点应全部用样条曲线。（×） 6、实体在求和时，通常要求求和的对象之间有相交的部分，如果没有相交部分，则不能求 和，如果两实体共面，可以求和。（√）
摘要 与CAD/CAM系统在我国几十年的应用时间相比，逆向工程技术为企业所接受只有十几年甚至几年的时间。时间虽短，但是逆向工程技术广阔的应用前景和对企业竞争力的巨大推动作用，已经引起了很多企业的关注。 逆向工程实现了从实际物体到几何建模的直接转换。逆向工程技术涉与计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。本文介绍了逆向工程的基本概念，重点分析的逆向工程技术过程，阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以与逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 【关键词】逆向工程CAD/CAM solidworks surfacer 反向工程、建模
目录 1 逆向工程简介 (1) 1.1逆向工程介绍............................. 错误!未定义书签。 1.2 逆向工程的应用 (3) 2 逆向工程应用实例 (6) 3 逆向工程的其他应用领域 (7) 参考文献 (8)
1 逆向工程介绍 1. 逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。 逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上，只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟，广为业界引用。到最近四年来，发展
一、逆向工程技术的内容及其应用范围 随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。 所谓逆向工程技术，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。传统的产品设计一般需要经过图1所示的设计过程。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。它的设计流程如图2所示，与图1的不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。 一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容： (1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。 (2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。 (3)损坏或磨损零件的还原。 (4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。 逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。 二、逆向工程技术实施的条件 1.逆向工程技术实施的硬件条件 在逆向工程技术设计时，需要从设计对象中提取三维数据信息。检测设备的发展为产品三维信息的获取提供了硬件条件。目前，国内厂家使用较多的有英国、意大利、德国、日本等国家生产的三坐标测量机和三维扫描仪。就测头结构原理来说，可分为接触式和非接触式两种，其中，接触式测头又可分为硬测头和软测头两种，这种测头与被测头物体直接接触，获取数据信息。非接触式测头则是应用光学及激光的原理进行的。近几年来，扫描设备有了很大发展。例如，英国雷尼绍公司的CYCLON2高速扫描仪，可实现激光测头和接触式扫描头的互换，激光测头的扫描精度达0.05mm，接触式扫描测头精度可达0.02mm。可对易碎、易变形的形体及精细花纹进行扫描。德国GOM公司的ATOS扫描仪在测量时，可随意绕被测物体进行移动，利用光带经数据影象处理器得到实物表面数据，扫描范围可达8m×8m。ATOS扫描不仅适于复杂轮廓的扫描，而且可用于汽车、摩托车内外饰件的造型工作。此外，日本罗兰公司的PIX-30网点接触式扫描仪，英国泰勒·霍普森公司的TAL YSCAN 150多传感扫描仪等，集中体现了检测设备的高速化、廉价化和功能复合化等特点。为实现从实物——建立数学模型——CAD/CAE/CAM一体化提供了良好的硬件条件。不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。在实际三坐标测量时，应该根据测量对象的特点以及设计工作的要求确定合适的扫描方法并选择相应的扫描设备。例如，材质为硬质且形状
逆向工程关键技术的研究 姓名:于海江 学号:1082000504 班级:10级5班 专业:车辆工程 沈阳理工大学研究生学院 2011年3月
摘要 逆向工程技术能够降低成本、缩短交货时间、提高产品质量，提高企业在市场中的竞争力，在产品开发中具有重要的作用。本文对逆向工程中的关键技术进行了深入的研究和探讨。 本文主要研究了逆向工程技术的三个关键环节:数据采集、数据处理和曲面重构。依据样件模型的外形特征，总结归纳了规划测量路径的策略，在对各种测量方法研究、对比和分析的基础上提出了数据采集方法选择的原则;结合实例研究了数据重定位、噪声去除、数据精简、数据光顺和数据分割五种数据处理技术，探讨了不同形状点云数据应采取的具体处理方法，提出了点云数据处理的原则;通过对比分析Bezier曲线曲面、B一Spline曲线曲面、NURBS曲线曲面三种曲面的数学模型，得出NURBS曲线曲面具有诸多优点，己成为当前曲线曲面模型的主流，合理的规划路径、恰当的选择数据采集方法和数据处理方法能够构建高品质的曲面，而且能量光顺算法也能够提高曲面的光顺程度。该论文的研究工作丰富了工业产品造型设计的理论和方法，将促进逆向工程在工业设计中的应用和推广。 关键词:逆向工程点云数据 NURBS曲线曲面重构曲面光顺 1.1逆向工程概述 “逆向工程”(Reverse Engineering，RE)，也称反求工程、反向工程等 逆向工程起源于精密测量和质量检验，它是设计下游向设计上游反馈信息的回路 [1] 传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，最后通过检测和性能测试，这种开发模式的前提是已完成了产品的蓝图设计或CAD造型，称为预定模式(Prescriptive Model)，我们也称之为正向工程(或顺向 工程)。正向工程流程如图1-1所示。 图1-1正向工程开发流程图 Fig.1-1 Forward engineering flow chart 产品的逆向工程是根据零件(或原型)生成图样，再制造出产品。它是 一种以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序、技术文件等)或影像(图像、照片等)作为研究平台，应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究、探索掌握其关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品的技术，是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术 的结合[2] 。逆向工程的流程如图1-2所示。广义的逆向工程包括形状(几何)逆向、
生产部管理制度与考核办法 （一）、职权 1.生产部经理，行使对生产的组织指挥权。 2.主持生产部日常工作。对生产部管理人员有工作分配、指挥调度、绩效考核、奖惩建议的权力；对车间主任的行政指挥有监督、否决的权力；有向车间主任下达人员调整、生产任务调整、作息时间调整、设备设施调整指令的权力；有对生产部员工奖惩建议的权力；有召集生产调度会（包括生产准备会议）的权力与义务。 （二）、职责 1.制定年度工作计划（包括生产计划、生产准备计划），并组织实施。 2.根据销售订单，组织落实各项生产准备工作，审批下达生产作业排产计划，并监控生产运行过程，保证按质按量按期交货。 3.直接管理班长以上生产管理骨干，关心他们的生活，指导教练他们的工作，培养一支认同公司理念、道德品质优良、生产技术过硬、会管人管事的生产管理队伍。 4.采用各种形式推行公司文化，提高员工综合素质，调动员工生产积极性，提高员工质量意识和安全文明生产意识，提高操作技术水平，使绝大多数员工跟上公司发展步伐，与公司同步成长。 5.组织做好质量管理、设备管理、安全生产、文明生产工作。推行全面质量管理和全员质量管理。 6.主持制（修）订劳动定额计件工资单价标准报批稿。 7.准时参加每月一次的生产总结大会和每周一次的生产调度会。 8.审核每月生产统计报表并督促按时报送。 9.协助人事部做好员工绩效考核、教育培训、年终总结评比工作；协助销售部做好订单评审工作；协助技术质保部做好各种技术试验、产品检验和全面质量管理工作。 （三）、工作考核评分标准 1.制定计划 ⑴、要求对照本部门工作职责、公司有关管理规定，根据公司发展计划和经营实际，就生产计划、生产准备、员工管理、员工教育、现场管理、安全管理、质量活动等各方面的工作都已做了安排，没有大的遗漏。每有一项应安排工作没有安排视重要程度分五档（2、4、6、8、10）扣分。 ⑵、要求计划的工作目标合适，责任人、完成时间明确，方法步骤和所需资源得当，对可能出现的问题和困难有足够的估计和克服解决方案。分五档（1、2、3、4、5）扣分。 2.完成月工作计划（包括例会研究决定事项和总经理交办工作） ⑴生产任务 按要求完成销售部下达的订单，每月交期达成率为90%，超出1单不能按时交货，每推迟1天扣2分。 ⑵产品质量 要求车间交检产品质量合格率（包装班成品检验员和技术品保部检验员抽检结果为准）达到公司质量目标：1－3月份产品合格率为：90% 4－6月份产品合格率为：92% 7－9月份产品合格率为：94% 10－12月份产品合格率为：95% 低于公司质量目标1%扣2分。 ⑶安全生产 每有一起1000元以上设备损失责任事故或工伤住院1个星期以上人身安全责任事故扣5分；
逆向工程技术及其发展现状 【摘要】本文介绍了逆向工程的基本概念，重点分析的逆向工程技术过程，阐述了现代制造业中逆向工程的的发展前景以及逆向工程技术的重要应用领域。本文对于我们正确认识逆向工程技术有一定的意义。 【关键词】逆向工程 CAD/CAM solidworks surfacer 反向 一、引言 在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。 二、逆向工程的概念 逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。
理工大学 逆向工程技术实训 说明书 设计题目： 指导老师： 姓名： 专业： 学号： 学院： 中国?重庆 2013年月
前言 关于逆向工程技术实训： 逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已经存在的产品或零件原型，重新构造产品或零件的三维模型，在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。在整个逆向工程中，产品三维几何模型的CAD重建是最关键的，最复杂的环节。因为只有获得了产品的CAD模型，才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造、产品的再设计等。逆向工程技术涉及计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计学科，是CAD 领域最活跃的分支之一。 逆向工程软件部分品牌有Imageware、ICEM、CopyCAD、Rapid Form 等，本此实训我们利用Imageware软件对产品进行分析、处理。通过逆向工程技术的实训，可以对本软件更加的熟悉并运用，以达到专业技术的初步水平。可以使我们在课堂上的学习与实际的运用相结合，获得在传统的课堂教育得不到的新能力，并且让我们能够掌握整个逆向工程的过程，并且积累设计经验。通过实训过程，更能够了解到自己在专业知识的不足，锻炼独立思考能力和提升团队合作能力，同学们可以相互取长补短。真正意义上的实训有别与以往的传统课堂教学模式，这种实训方式让我们不在一味的依赖老师，而是利用各种方式独立解决问题；同时这种实训方式也让我们在实体建模过程中贯穿国际标准的使用规，这些都为以后的实际运用及社会工作打下坚实的基础。
目录 第一节、设计题目 0 第二节、设计流程分析 0 第三节、点云的处理 (1) 第四节、导弹一的设计 (3) 第五节、导弹二和机头的设计 (6) 第六节、导弹三的设计 (8) 第七节、导弹四的设计 (10) 第八节、轮子和机轮架的设计 (12) 第九节、导弹五的设计 (15) 第十节、机身、机尾、尾翼和落脚板的设计 (17) 第十一节、侧翼和机盖的设计 (20) 第十二节、机下身部位的设计 (23) 第十三节、后处理 (24) 苏27战斗机逆向设计所得图 (27)
Image ware Imagew are 由美国EDS 公司出品，是最著名的逆向工程软件，正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota 等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等大企业。 以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。如何将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，这就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件(例如：Imageware surfac er)进行处理即可获得c lass 1 曲面。 随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其它许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是，怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件Imageware 生成CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，因而迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。 Imagew are 逆向工程软件的主要产品有： Surfac er――逆向工程工具和c lass 1 曲面生成工具 V erdic t――对测量数据和CAD数据进行对比评估 Build it――提供实时测量能力，验证产品的制造性 RPM――生成快速成型数据 View――功能与V erdict 相似，主要用于提供三维报告 Imageware 采用NURB 技术，软件功能强大，易于应用。Imageware 对硬件要求不高，可运行于各种平台：UNIX 工作站、PC 机均可，操作系统可以是UNIX、NT、Windows95 及其它平台。
机械CAD /CAM 逆向工程技术与应用研究 姓名：李倩 学号：S2******* 专业：机械设计及理论
逆向工程技术与应用研究 摘要：随着社会的迅速发展，传统意义上的正向产品开发设计和制造模式已经不能满足企业的需要。逆向工程以产品开发周期大大缩短这一特点而在现代企业中的地位日益重要。随着逆向工程技术的不断发展，其应用领域也日益广泛。本文阐述了逆向工程的基本概念，介绍了主要的逆向工程硬件及商用软件，并重点介绍了数据测量、数据处理、模型重建等逆向工程中的关键技术，最后对逆向工程的发展前景进行了展望。 关键词：逆向工程；硬件；软件；关键技术；发展前景 1引言 由于零件形状十分复杂，很难准确地在CAD软件上设计出实体模型，而通过手绘或手工捏塑来设计产品，其原型很难完全在CAD软件中体现。在没有图样和参数情况下，用传统方法仿制产品较困难也不够准确，计算机模型比实体模型缺少“真实感”和可“触摸性”，市场上的许多三维CAD软件可能对某些产品造型设计而言，并不十分适用，况且计算机模型本身也需要检验。针对上述问题，提出逆向工程技术。逆向工程（Reverse Engineering，RE）产生于20世纪80年代末至90年代初，广泛应用于精密测量和质量检验领域，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造，称为“实物逆向工程”（简称逆向工程）。 2逆向工程概述 1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。逆向工程，也称反向工程、反求工程，广义的讲它是在已知某种产品的有关信息（包括硬件、软件、照片、广告、情报等）的条件下，以方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，回溯这些信息的科学依据，即寻求这些信息的先进性、积极性、合理性、改进的可能性等，达到充分消化和吸收，然后在此基础上改进、挖潜进行再创造；狭义
实验《复杂零件三维扫描实验》指导书 现代设计课内实验实验项目编号： 02010280b 00211337 实验项目名称：复杂零件三维扫描实验（中文） 实验类型：验证 实验学时数：4学时 每组核定人数：6人 适用专业：机械制造 先修课程和环节：掌握机械设计的基础理论；创新设计理论和方法；反求设计基本理论，过程 一、实验目的 1、训练学生熟练掌握机械零件几何量的检测方法和手段，了解零件的几何量的反求分析过程。 2、了解三维扫描的基本原理、扫描点云的后处理，加深根据扫描数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程认识。 3、初步了解逆向工程中使用的各种软件。 二、实验设备 北京天远OKIO扫描仪。精度0.03mm。 1 所示为控制云台的螺杆，可以调节云台上下旋转； 2所示为控制云台的螺杆，可以调节云台水平旋转； 3所示为控制云台的螺杆，可以调整云台左右旋转； 4所示为固定测量头的两个螺丝，用来把测量头固 定到云台上。 三、实验原理 三维扫描仪设备应用于逆向工程技术介绍：①三维扫描速度极快，数秒内可得到100多万点；②一次得到一个面，测量点分布非常规则；③精度高，可达0.03mm；④单次测量范围大（激光扫描仪一般只能扫描50mm宽的狭窄范围）；⑤便携，可搬到现场进行测量； ⑥可对较重、大型工件（如模具、浮雕等）进行测量；⑦大型物体分块测量、自动拼合；⑧大景深：300~500mm；⑨可采集彩色数据。 结构光三维扫描原理：三维扫描仪光栅编码法测量组成原理如图所示，光源照射光栅，经过投射系统将光栅条纹投射到被测物体上，经过被测物体形面调制形成测量条纹，由双目
摄像机接受测量条纹，应用特征匹配技术、外极线约束准则和立体视觉技术获得测量曲面的三维数据。 四、实验步骤 (0)系统标定 摄像机定标（标定）是得到三维世界中物体点的三维坐标与其图像上对应点的函数关系的过程。摄像机定标的精度是决定了系统扫描精度的重要 因素。定标中需要使用到定标块。摄像机定标通过拍摄标 定块在不同位置的图像，来实现对系统的标定。本系统采 用平面标定块，为了能测量空间三维物体，标定块应该放 置在不同的位置，尽量充满待测物体的每次扫描区域可能 占据的空间。 摄像机定标时系统会让用户拍摄若干不同的点位置和三个不同的面位置的定标块图像，摄像机定标的主要步骤如下： 1)从系统菜单进入标定算法模块。 2)将标定块取出，放置到摄像机系统的视野下，尽量覆盖全部的摄像机视野。 3)点击拍摄按钮，拍摄第一幅测量，系统进入计算分析。 4)按照系统要求，调整定标块位置。也可以通过调节摄像机的调节手柄，调整摄像机 相对位置，拍摄第二次和第三次。 5)将标定块反向，使其背面全白的平面朝上放置。 6)按照系统提示，拍摄图像第一次测量。若失败，则重新拍摄。尽量覆盖全部的摄像 机视野。 7)按照系统提示，调节摄像机背面的调节手柄，调整摄像机相对位置，拍摄第二次和 第三次。。 8)系统开始进行计算，计算完成后给出标定的残余误差。 9)误差符合要求，则标定完成。收好标定块。 (1)三维扫描： 10)喷上显像剂，注意喷涂均匀。 11)粘贴标志点，注意间隔均匀，不规则。 12)打开OKIO软件，点击“扫描”下的，“标志点拼接”按钮。 13)开始扫描第一次，扫描完成后，设置保存文件的位置和名称。
逆向工程的现状及应用 逆向工程是近年来发展起来的消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法以及应用技术的组合，其主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况：（1）在产品仿制中的应用 有时，拟合制作的产品没有原始的设计图档，而是由委托单位交付样品或实物模型，请制作单位复制。传统的复制方法是用立体雕刻机或三轴仿形铣床以1: 1的比例制作模具，再生产产品。这种方法属于模拟型复制，其缺点是无法建立工件尺寸图档，因而也无法用现有的CAD软件对其进行修改，故已渐为新型的数字化逆向工程系统所取代。在这种情况下，在对零件原形进行三维反求的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码，加工复制出一个相同的零件。 （2）在新产品设计中的应用 随着工业技术的发展以及经济的发展，消费者对产品的要求越来越高。为赢得市场竞争，不仅要求产品的功能先进，而且要求外形美观。而在造型中针对产品外形的美学设计，已不是传统训练下的机械工程师所能胜任的。一些具有美工背景的设计师们可利用CAD技术构想创新的美观外形，再以手工方式塑造出模型，如木模、石膏模、粘土模、胶模、工程塑胶模、玻璃纤维模等，然后再以三维测量的方式建立曲面模型。在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。 （3）在旧产品改进中的应用 在对旧产品改进时，有时并没有零件的CAD模型，因此需要利用逆向工程技术建立产品的几何模型，然后再利用传统的CAD软件对原设计进行改进。当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试(如风洞实验等)建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。 （4）在RPM (Rapid Prototyping Manufacturing，快速原型制造)中的应用快速原型制造(又称RP技术)是80年代后期兴起的一种基于材料累加法的高 5 新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一次重大突破。RPM综合了机械、CAD,数控、激光以及材料科学等各种技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，用以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短了产品的研制周期。而以RP系统为基础的快速工装模具制造(Quick Tooling/Molding)和快速精铸技术(Quick Casting)等则可实现零件的快速制造(Quick Manufacturing)。 为应用该项技术，首先应该有产品的三维几何模型。尽管己经出现了许多成功的三维CAD软件，但运用这些软件建立一个复杂的零件模型，仍相当费时。有时工程界提供的是实物，需要由实物制造模具或作设计上的改进，因此在RPM中经常利用逆向工程技术来建立产品的几何模型。此外，在计算机图形和动画、工艺美术和医疗康复工程等领域，也经常需要根据实物快速建立物体的三维几何模型。另一个重要的应用如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计.这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程。因此，逆向工程技术在这些领域中也具有重要的应用价值。