《逆向建模与产品创新设计》chapter 6

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机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 我国广州至深圳的高速列车就是引入日本子弹头机车的技 术后，对其进行分析研究，通过反求设计，进行局部的改进与 创新。2007年的运行过程中，列车时速已经达到250km/h，广 州至深圳的运行时间仅为45min。 佳木斯联合收割机厂，通过引进美国约翰迪尔的联合收割 机技术，经过反求研究，消化吸收，生产出我国自己的大型联 合收割机，结束了我国大型联合收割机全部依靠进口的历史。
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与
评价等。
造型设计，如3D动画影片的制作、3D游戏建模、多媒体
虚拟实境、广告动画等。
三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、
鉴定与复制
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机械创新设计—反求工程及创新设计
鞋楦的扫描和反求
复杂曲面的反求
汽车造型的扫描和反求 8
机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的分类 按产品的制造过程分 设计反求建立产品的CAD模型。 工艺反求产品所使用的材料、产品的加工工艺(制造工 艺、装配工艺)。 管理反求产品制造过程管理和质量控制。 按反求的目标分 实物反求建立产品的CAD模型。 技术资料反求加工的工艺规范、技术文档、质量管理 等。 影像反求影视画面。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
机械创新设计—反求工程及创新设计
第六章 反求工程及创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
创新概论 创新思维与创造原理 原理方案的创新设计 机构的创新设计 机械结构的创新设计 反求工程及创新设计 TRIZ理论与创新设计 仿生原理与创新设计 机械创新设计实例

基于逆向工程技术的产品创新设计摘要：在新时期，企业发展过程中需要面临较为严峻的市场竞争。

企业想要在竞争中占据优势，就必须要加大力度开展产品创新，使企业焕发生机与活力。

逆向工程技术可以较为有效的开展产品创新设计，降低产品创新设计需要花费的时间，减少资金浪费，增强企业整体实力。

本篇文章对于逆向工程技术进行了简要分析，并探究了在逆向工程技术下开展的产品创新设计，希望能够为产品创新设计工作的开展提供参考。

关键词：逆向工程技术；产品创新；设计随着技术水平的提升，开展产品创新成为了企业发展的重要任务，对于增强企业的整体实力，提升企业的市场竞争力是非常关键的，能够在一定程度上决定企业是否可以获得可持续发展。

因此，必须要将产品创新设计落实到位，逆向工程技术作为产品创新设计的主要手段之一，可以减少进行产品研发需要花费的时间，将研发产品的资金控制在一定范围内，使企业在竞争中更具优势。

对于逆向工程技术进行应用，开展产品创新设计，需要对于实物进行扫描，对于点云数据开展加工处理，并将数据上传到CAD中，制造新的模型，达成创新设计目标，这对于企业而言是非常重要的，能够在一定程度上提升企业经济收益。

一、逆向工程技术逆向工程技术也可以被称之为反求工程，是和传统正向工程相比较来说的。

逆向工程主要是指在尚未绘制设计图或者是所拥有的设计图较为零散不具有实物作为支持的情况下，根据当前所具备的零件模型，以及数字化技术来对于产品结构进行重塑或者是创造出这一产品。

二、逆向工程技术产品创新设计环节逆向工程技术对于产品创新设计而言是非常关键的，需要从以下几点出发开展工作：第一，要开展数据搜集工作。

数据搜集工作是逆向工程的基础性内容，对于这一工程的开展是非常关键的。

所搜集的数据是否较为精准能够在一定程度上决定模型的精确程度以及最终的质量，测量工作的效率从某种角度来说，会对于反求过程的快慢产生影响。

当前所用的测量方式存在着较大的差异，较为普遍的是接触式测量以及非接触式测量[1]。

逆向工程建模与产品创新设计
第五章

逆向建ห้องสมุดไป่ตู้曲线构建技术
5.1 模型重构技术概述


5.2 曲线拟合概念
5.3参数曲线、曲面插值与逼近


5.4 样条曲线插值与逼近
5.5 样条曲线的升阶与降阶 5.6 逆向建模曲线构建实例
5.1 模型重构技术概述
5.1.1 模型重建方法分类
（1）按数据类型，可分为有序点和散乱点的 重建； （2）按测量机的类型，可分为基于CMM、激 光点云、CT数据和其他测量数据的重建； （3）按造型方式，可分为基于曲线的模型重 建和基于曲面的直接拟合； （4）按曲面表示方法，分为边界表示、四边B 样条表示、三角面片（B样条，Bezier） 和 三角网格（平面）表示的模型重建等。
pi
（i=0,1,…，n）的参数插值或逼近曲线 ， 必须先给 pi
以相应的称为节点的参数值,使其成为一个严格递增的序列
u
u ＜ ， 0
u1
＜…＜
un
称之为对这组数据实行参数化 ，
un
称为关于参数的一个分割。
其中，每个参数值称为节点或断点。
常用的数据点参数化方法
1)均匀参数化
u0 0 ui ui 1 Pi 1 i 1, 2,, n
的那段曲线则膨得厉害，甚至出现 尖点或打圈自交的情况 。
常用的数据点参数化方法
2）积累弦长参数化（简称弦长参数化）
u0 0 i 1, 2,, n i 1 ui ui 1 P
这种参数法如实反映了型值点按弦长的分布 情况，能够克服型值点按弦长分布不均匀的情况 下采用均匀参数化所出现的问题 。 被认为是最佳的参数化方法 。

图 ３ 拍摄 的工艺７ 图片 Ｊ
行数据处理 ， 重构几何模型 ， 并生成数控程 序 ，由数控 机床重新加工复制 出产 品的过
程。 逆 向丁 程是 相 对 传 统 的 产 品设 计 流 程 即所 谓的正向工程 （ ａ Ｆ Ｏ ｒ ｗ ｒ ｄ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ Ｅ）而提 出的 ，正 向 工程 是 ｎ ｉｅ ｉ ，Ｆ ｎ 泛指常规的从概念 （ 图） 草 设计到具体模型 设计再 到成 品的生产制造过程 。逆 向工程 常指从现有模型 （ 生产标 样件 、实物模型
有重要意义 。
２ ２ ２ 图 片的 导 入 与处 理 ．． 由于 ＵＧ ＮＸ４ 只能 导 入 “ Ｔ Ｆ 格 式 ．Ｉ” 图片 ，因此必须 用图像处理软件把 图像格 式进行转换和前期处理 。 开ＵＧ ＮＸ 软 打 ４ 件 ，新建一个空 白部件文件并进入建模模 块。 设置工作 图层为第 ２４ ， ５ 层 通过 “ 视图” “ 可视化… 光栅图像” 命令调入所拍摄的 图
Ｃｕ ｖ Ｍ ｅ ｈ、 Ｔｈ ｕ ｈ ｒｅ ｓ ｏ ｇ Ｃｕ ｖ ｓ Ｒｕ ｅ ｒｅ、 ｌ、
—
图 ５ 工艺刀主体部分建模
图６ 刃口部分辅助线的构建
等）经过一定的手段转化 为概念模型和工 业设计模型 ，如利用三坐标测量机的测量 数据对产品进行数学 模型重构 ，或者直接 将 这些 离散数据转化成 Ｎ Ｃ程序进行数控
图 ４ 绘制的工艺刀轮廓线
２基于 Ｕ Ｘ４的逆向建模 Ｇ Ｎ
２ １ＵＧ逆向建模方法 ． ＵＧ Ｕｎ ａ ｈｃ） 当今 世 界上 应 用 （ ｒｐ ｉｓ是 最广泛的 Ｃ Ｄ／ Ａ Ｃ Ａ Ｃ Ｍ／ ＡＥ软件之一 。在 ＵＧ中主要完成产品的三维造型， 一般遵循 从点到线 ， 由线构面 ， 由面生成 实体的流 再 程。由点做线主要使 用ＵＧ的直线、圆弧和 样条线三个功能；由线构面常用￣Ｔｈ ｕ ｈ ｌ ｏｇ

214基于逆向工程的曲面建模与创新设计田立臣1　祁丽丽1　张智程2　徐宏伟1　王喜岩3　魏高顺1（1.黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江　哈尔滨　150025；2.广州中海达测绘科技有限公司黑龙江分公司，黑龙江　哈尔滨　150040；3.哈尔滨供排水集团有限责任公司香坊排水公司，黑龙江　哈尔滨　50000）摘　要：对于复杂曲面物体的创新设计周期比较长的现象，引起诸多人的重视，并且对这个方面进行了研究。

人们提出基于逆向工程对复杂曲面的重建和二次创新、结合有限元分析、3D打印技术进行理论验证，得出具体的结果。

文中以鼠标曲面为例，鼠标曲面设计使用Geomagic Studio，创建出原始曲面后导入Rhino 软件，进行创新设计之后导入abaqus，进行跌落试验。

跌落试验的结果证明了最大 Mises 应力值得到下降，说明了逆向工程设计的可行性。

关键词：逆向工程；创新设计；3D打印当前逆向工程已经发展成为一种消化吸收的具备诸多先进功能的技术，能实现产品创新设计、产品快速研发，是当前技术运用当中最主要的技术。

逆向工程是将已经存在的实物模型反向求证，通过建立CAD模型来缩短开发周期，节约开发成本，能够让设计人员在这个环节充分运用自己的创造力和想象力。

一、逆向参数建模法逆向工程使用比较多的是NURBS自由曲面，在逆向工程建设使用过程中，该曲面能对实物的曲面重建发挥积极作用，因此在实际运用过程中已经成为自由曲线和曲面曲线的表征技术，并被国际标准化协会定义为工业产品几何形状的唯一数学方式。

目前国内很多院校和研究人员对逆向曲面重建技术进行了深入研究，并且有了新的解读方式。

比如微分流形的曲面重建，平衡了大规模点云数据处理的精度、保证了效率；如基于能量法的参数二阶法连续曲面构造方式，拟合出整体精度比较高的界面线等。

文中探究逆向工程对复杂曲面的重建和创新，结合有限元分析和3D打印技术创新验证，阐述该方式运用的先进性和优势[1]。

逆向建模的基本流程以及模块概念下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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创成式外形设计模块
• 2.1 线框工具栏 • 2.2 点创建 • 2.3 线创建 • 2.4 平面创建 • 2.5 曲面创建 • 2.6 曲面曲线编辑
创成式外形设计模块
常用快捷键 按住鼠标中键不放，平移 鼠标中键+左键(或右键)同时按住，旋转操作 鼠标中键+左键点按后再松开，放大/缩小 Ctrl+鼠标中键，放大缩小 Ctrl+S，保存（逆向设计中软件可能会崩溃） Backspace双击可隐藏绘图区的某一部分（频繁使用！！！不同电脑可能设
创成式外形设计模块
草图编辑器中可进行 点、线、矩形、圆、多边 形等二维图形的创建与修 改。
如直线的创建，先输 入第一点的坐标H、V值， （Enter确认，还可通过 Tab键切换+确定输入）。
2.1 线框工具
下图所示为生成线框元素工具的“线框”及其下级工具栏。
2.2 点创建方式
一般点的创建 点面复制 端点 端点坐标
• 修改模型的尺寸等数据时，使用Backspace键会使弹出框消失，点击模型树或绘图区 某对象可恢复之，产生原因是与显示/隐藏功能重叠。
• CATIA界面的用户自定义设置均存放于CATsettings目录下，删除之可恢复至 初始状态， 默认路径
C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\DassaultSystemes\CATSettings
通过平面创建脊线
通过引导线创建脊线
FreeStyle_Part_47.CATPart
2.3 线创建方式
U/V方向的切换
• 等参数曲线
在支持面上某点上 提取其U/V方向的参数， 并在曲面上提取出与 此参数相等的曲线。
了解： 曲线可用参数形式表 现，即 U=f(t)，V=g(t)， 其中t为变量

第四章产品的逆向设计与逆向工程随着科学技术的高速发展，世界范围内新的科技成果层出不穷。

这些高科技成果为发展生产力、推动社会进步做出了贡献。

同时，市场全球化使企业面临的竞争对手不断增多，面临的竞争压力日益加重，市场经济竞争机制已渗透到各个领域。

如何充分合理地利用高科技成果，快速发展经济，从而获得最佳的技术经济效益，是世界各国都在认真研究的问题。

实际上，在设计制造领域，任何产品的问世，都蕴含着对已有科学技术的应用和借鉴，并在此基础上进一步提高与发展。

引进、消化、提高及创新之路是我国机电产品设计、制造行之有效的方法之一。

在信息化制造中这一思路就体现为逆向工程，它是消化吸收并改进国内外先进技术并在此基础上使其达到更高的境界，实现创新为其最终目的，逆向工程所追求的不应是简单的仿制，而是再提高.引进国外先进技术一般划分为引进、消化和创新三个阶段。

引进阶段一般只考虑购买国外的技术专利或先进的机器设备，其主要目的是利用这些先进技术和设备改造、提高现行的生产过程，创造更大的经济效益；消化阶段则是对引进国外先进的技术和机器设备进行深入的分析研究，结合我国生产实际情况，明确哪些可为我所用，哪些经过改造后可为我所用，通过引进、消化以带动行业的发展；而创新阶段是在综合消化引进技术的基础上，利用各种设计制造手段，对原有技术进行改进、创新，以求设计制造出在技术、性能等方面更好、市场竞争能力更强的产品，做到青出于蓝而胜于蓝。

因而世界各国在经济技术发展中都非常重视应用引进国外先进技术一般划分为引进、消化和创新三个阶段。

引进阶段一般只考虑购买国外的技术专利或先进的机器设备，其主要目的是利用这些先进技术和设备改造、提高现行的生产过程，创造更大的经济效益；消化阶段则是对引进国外先进的技术和机器设备进行深入的分析研究，结合我国生产实际情况，明确哪些可为我所用，哪些经过改造后可为我所用，通过引进、消化以带动行业的发展；而创新阶段是在综合消化引进技术的基础上，利用各种设计制造手段，对原有技术进行改进、创新，以求设计制造出在技术、性能等方面更好、市场竞争能力更强的产品，做到青出于蓝而胜于蓝。

《逆向建模与产品创新设计》课程标准课程名称：《逆向建模与产品创新设计》适用专业：模具设计与制造一、课程定位在国家“大众创业、万众创新”的新时代背景下，创新已成为时代鲜明的特征和大学生们自我实现价值的首要选择。

而产品的创新离不开技术积累，利用逆向工程技术消化、吸收国外先进技术已成为新产品开发的有效途径。

本课程以逆向工程技术为主线，在产品逆向建模的基础上引入产品创新概念、创新思维和创新方法，并结合模具设计与制造专业的特点，拓展学生的创新能力。

二、课程目标通过《逆向建模与产品创新设计》课程教学，应该在教授学生逆向建模知识、培育创新意识、培养专业知识的拓展应用等方面达到以下目标：1、知识目标通过本课程的学习，学生能掌握关于《逆向建模与产品创新设计》的基本知识，并能进行实际应用，获得逆向建模产品创新设计理念、方法。

2、能力目标能通过学习《逆向建模与产品创新设计》能设计基本简单的产品结构。

3、素质目标通过逆向建模与产品创新设计课程的教学,应注重培养学生以下素质：（1）求实精神——通过逆向建模与产品创新设计课程的教学，培养学生踏实工作、实事求是的科学态度和刻苦钻研的工作作风。

（2）创新意识——通过学习，激发学生的求知热情、探索精神，以及敢于创新的精神。

（3）工程素质——通过学习培养学生的工程意识，使学生学会用逆向建模的理论知识逐步形成综合分析问题、解决问题的科学素养。

（4）价值效益意识——通过逆向建模与产品创新设计课程的教学，逐步增强学生的价值效益意识。

（5）质量意识——通过学习，使学生牢固树立产品制造的质量意识。

三、课程设计1、设计思想本课程以逆向工程技术为主线，运用实物样件表面数字化技术、点云数据的预处理技术、特征曲线的重构与编辑技术、特征曲面的重构与编辑技术等对已有产品零件或原型进行CAD模型重建，但这不是仅仅对已有产品进行简单“复制”，而是为了改造，为了创新。

创新思维及创新技法为产品的创新提供方法指导，将逆向工程与创新性思维融合在一起，使学生的工程素养得以很大提升。

这种方法利用图像处理和计算机视觉技术，通过分析多视角 下的图像信息，提取出物体的轮廓线或结构线，并重建出三 维曲线模型。该方法需要使用相机标定、立体视觉等技术， 对图像质量和光照条件要求较高。
基于物理模型的曲线生成
总结词
基于物理模型的曲线生成是一种基于物理规律和动力学原理来生成曲线的方法，适用于模拟和分析动 态过程。
详细描述
这种方法根据物理规律和动力学原理，建立物体运动和形变的数学模型，通过求解方程来生成描述物 体运动轨迹的曲线。该方法常用于机械运动仿真、动画制作等领域，可以模拟复杂的动态过程和形变 。
03
逆向建模曲线构建技术的实
现步骤
数据采集与预处理
数据采集
通过各种传感器和测量 工具获取原始数据 ，如激光扫描、3D 摄影等。
在生物医学工程领域，逆向建模曲线 构建技术可用于人体解剖结构的数字 化重建，为医学研究和治疗提供帮助。
文物保护
对于历史文物和艺术品，逆向建模曲 线构建技术可以用于数字化保存和修 复，为文保工作提供技术支持。
02
逆向建模曲线构建技术的方
法
基于点云的曲线拟合
总结词
基于点云的曲线拟合是一种通过点云数据来拟合曲线的方法，适用于复杂曲面 重构。
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据，确保数据质量。
数据转换
将原始数据转换为适合建模的形式，如点云 数据。
特征提取与模型建立
特征提取
从点云数据中提取关键特征，如曲率、方向等。
模型建立
根据提取的特征，利用数学和计算几何的方法 建立曲线模型。
模型验证
通过与实际数据的比较，验证模型的准确性和可靠性。
模型优化与结果
跨学科合作与创新
逆向建模曲线构建技术的发展需要跨学科的合作与创新，如计 算机科学、工程学、数学、物理学等领域的专家共同参与研究

2）二维刀具半径补偿 在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的刀具半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所需加工零件
的实际轮廓。在进行内轮廓加工时，刀具中心偏移零件的内轮廓表面一个刀具半径值。在进行外轮廓 加工时，刀具中心又偏移零件的外轮廓表面一个刀具半径值。这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。
在实际轮廓加工过程中，刀具半径补偿执行过程一般分为三步：刀具补偿建立、刀具补偿进行、 刀具补偿撤消。
机械工程学院研究生专业课
计算机辅助设计与制造
（第六章）
重庆大学机械工程学院 郭钢教授/博导 2013年4月26日
2013/5/15
目录
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章
概论 新产品开发策划与概念设计 三维建模与产品设计（CAD） 逆向工程与新产品设计 计算机辅助工程（CAE） 计算机辅助制造（CAM） 产品数据管理（PDM） 协同设计与生命周期管理PLM
第6章 计算机辅助制造（CAM）
数控机床的指令格式
其中，△表示一个十进制数字。上述各字地址的含义是： N——程序段的顺序号，为了便于检索； G——准备功能指令，在G字后紧跟两位整数表示，用来确定数控机床的动作类型，
如G01表示直线插补，G02表示顺时针圆弧插补等，表6.1列出了常用的G指令代码及其 功能；
第6章 计算机辅助制造（CAM）
CNC系统的构成
现代CNC系统是由程序、输入输出设备、计算机数控装置、可编 程序控制器、主轴控制单元及速度控制单元等部分组成，如图6.1所示
程序
输入设备 输出设备
CNC 装置
可编程序控 制器 （PC）
主轴控制单元
主轴电机 机床
速度控制单元 图6.1 CNC系统框图

UG NX 6新特点能够实现用户可定制的移动弹出框知识驱动的紧固件组简化了螺母、螺栓、垫圈以及相关几何结构的选择和插入NX 6整个系统的创新创新性用户界面把高端功能与易用性和易学性结合在一起。

NX 6建立在NX 5里面引入的基于角色的用户界面基础之上，把基于块的方法的覆盖范围扩展到整个应用程序，以确保在核心产品领域里面的一致性。

为了提供一个能够随着用户技能水平增长而成长并且保持用户效率的系统，NX 6以可定制的径向移动工具栏为特征。

移动工具栏减少了鼠标移动，并且使用户能够把他们的常用功能集成到由简单手势所控制的动作之中。

屏幕实际使用面积的最大化利用增加了对设计工作的关注。

有了NX 6，用户能够最充分利用他们的图形窗口。

利用全屏模式，NX用户界面和导航器最小化，使用户能够专注于手头上的工作。

实时着色。

NX 6还引入了Trueshade（真实着色），为所有用户提供了其设计的高质量动态可视化以及反射和环境贴图。

利用Trueshade，用户能够在多种环境中以多种材料迅速对其设计进行可视化处理。

NX 6工程过程管理NX产品开发解决方案完全受益于Teamcenter的工程数据和过程管理功能。

通过NX 6，进一步扩展了NX和Teamcenter之间的集成。

利用NX 6，能够在NX里面查看来自Teamcenter Product Structure Editor（产品结构编辑器）的更多数据，这样为用户提供了关于结构以及相关数据更加全面的表示。

Teamcenter项目支持。

利用NX 6，用户能够在创建文件的时候分配项目数据（即可是单一项目，也可是多个项目）从而节约时间。

扩展了Teamcenter导航器，这样使用户能够立即把Project（项目）分配到多个条目（Item）。

可以过滤Teamcenter导航器，以便只显示基于Project（项目）的对象，使用户能够清楚了解整个设计的内容。

4层级客户机支持。

增强了NX 6，以便受益于Teamcenter在4 Tier Architecture（4层级架构）上所提供的性能提高。

逆向设计方法在家具建模中的应用1. 引言1.1 逆向设计方法在家具建模中的应用逆向设计方法在家具建模中的应用是指利用逆向工程技术和设计方法，通过对现有家具产品进行逆向分析和建模，来实现家具的改进和创新。

逆向设计方法在家具行业中的应用已经成为一种趋势，不仅可以帮助设计师更好地理解和吸收前人的设计经验，还可以提高家具产品的质量和竞争力。

在当今竞争激烈的市场环境下，家具企业需要不断创新和改进产品以满足消费者的需求。

逆向设计方法可以帮助设计师在设计过程中更好地分析和理解现有产品的优缺点，找到改进的方向和创新的灵感。

通过逆向设计方法，设计师可以更快速地完成产品设计，降低设计风险和成本，提高产品的市场竞争力。

2. 正文2.1 逆向设计方法的概念逆向设计方法是一种基于逆向工程的创新设计方法，它是将现有产品进行逆向分析，以寻找设计上的问题并提出改进方案的过程。

逆向设计方法适用于各种领域，包括家具建模。

在家具建模中，逆向设计方法可以帮助设计师更好地理解产品的结构和功能，发现潜在的改进空间。

逆向设计方法的核心是分析和解构现有产品，通过逆向工程技术获取产品的几何数据和结构特征，然后进行重新设计。

这种方法可以帮助设计师快速了解产品的细节和属性，从而更好地优化设计方案。

逆向设计方法还可以让设计师在不影响原有产品特性的情况下进行改进，提高产品的品质和竞争力。

逆向设计方法是一种强大的工具，可以帮助设计师更好地理解和优化产品设计。

在家具建模中应用逆向设计方法，可以提高设计效率，降低设计成本，并提升产品的品质和竞争力。

通过逆向设计方法，设计师可以更好地解决设计问题，实现创新和优化。

2.2 逆向设计方法在家具建模中的具体步骤1. 收集信息：需要收集和整理相关的家具设计信息，包括设计图纸、三维模型、材料信息等。

2. 反向工程：使用逆向工程技术将收集到的信息转化为数字化的三维模型，以便进行后续的修改和优化。

3. 分析设计：通过对收集到的信息进行分析，了解家具的设计结构和特点，为后续的改进工作提供参考。

逆向设计指导下的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解逆向设计的基本概念，掌握其核心思想与步骤。

2. 学生能运用逆向设计方法，针对特定问题进行需求分析和方案设计。

3. 学生能结合教材内容，运用所学知识对实际案例进行分析和讨论。

技能目标：1. 学生通过逆向设计训练，提高问题分析、逻辑思维和创新能力。

2. 学生能够熟练运用逆向设计方法，进行小组合作和沟通交流。

3. 学生能够撰写完整的逆向设计方案，并进行展示和讲解。

情感态度价值观目标：1. 学生在逆向设计过程中，培养主动探究、积极思考的学习态度。

2. 学生通过合作学习，增强团队协作意识，学会尊重他人意见。

3. 学生能够认识到逆向设计在解决实际问题中的价值，激发对创新设计的兴趣。

课程性质：本课程为实用性与理论性相结合的设计类课程，旨在培养学生的问题解决能力和创新思维。

学生特点：五年级学生已具备一定的逻辑思维能力和团队协作能力，对新鲜事物充满好奇，善于表达和分享。

教学要求：结合教材内容，注重实践操作，引导学生主动参与，鼓励创新思维，关注学生的个体差异。

通过逆向设计教学，帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高综合素养。

二、教学内容1. 逆向设计概念解析：介绍逆向设计的定义、作用和意义，结合教材相关章节，让学生理解逆向设计在创新过程中的重要性。

2. 逆向设计步骤与方法：详细讲解逆向设计的步骤，包括问题分析、需求确定、方案设计、评估与优化等，结合实际案例进行分析。

- 问题分析：学会从不同角度发现问题，梳理问题关键点。

- 需求确定：明确用户需求，提炼核心需求。

- 方案设计：运用创造性思维，提出解决方案。

- 评估与优化：对设计方案进行评价，提出改进措施。

3. 教材案例分析与讨论：选取教材中的逆向设计案例，引导学生进行讨论，分析其优点和不足，提出改进意见。

4. 小组合作实践：将学生分组，针对具体问题进行逆向设计实践，鼓励创新思维，培养团队协作能力。

5. 成果展示与评价：组织学生进行成果展示，互相评价，总结经验教训。

目录摘要Abstract第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 逆向工程的特点及意义 (1)1.3 逆向工程的一般流程 (2)1.4逆向工程的发展和未来前景 (3)1.4.1快速成型技术的发展 (3)1.4.2逆向工程技术的发展 (3)1.4.3逆向工程未来发展前景 (4)1.5 软件介绍 (5)1.5.1 Pro/E软件简介 (5)1.5.2逆向工程软件简介 (6)1.6小平面特征介绍 (6)第二章小平面特征逆向工程的一般步骤 (8)2.1实体三维坐标数据的获取 (8)2.2 点云处理 (9)2.3曲面重构 (11)2.4实体建模 (12)第三章米老鼠头像模型重构 (13)3.1米老鼠头像重构简要说明 (13)3.2数据采集及预处理 (13)3.2.1激光扫描仪采集数据 (13)3.2.2数据预处理 (13)3.3小平面处理 (14)3.3.1点云数据处理 (14)3.3.2包络处理 (14)3.3.3小平面调整 (15)3.4重新造型及实体化 (16)3.4.1米老鼠头像重新造型 (16)3.4.2 实体化 (17)总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)插图清单图1-1逆向工程和顺向工程对比 (2)图1-2逆向建模一般流程 (2)图1-3快速成型主要工艺方法及其分类 (3)图2-1 serein三维激光扫描仪 (8)图2-2 三维扫描技术分类 (9)图3-1米老鼠头像点云 (13)图3-2小平面输入选项 (14)图3-3创建三角面 (14)图3-4米老鼠头像包络后的三角面 (15)图3-5 “破洞”修补 (15)图3-6反向边造型 (16)图3-7重新造型界面 (16)图3-8重新造型修改后局部视图 (17)表格清单表1-1 逆向工程技术的广泛应用 (4)表1-2 逆向工程未来发展的主要方面 (5)表1-3Pro/E的功能 (5)表1-4常见逆向工程软件 (6)表2-1曲面重构处理点云方法对比 (11)平面特征逆向造型设计摘要本次课程设计主要研究了逆向工程技术和小平面特征在曲面模型重建中的应用这两个方面。

逆向工程及快速成型技术一、课程说明课程编号：080606Z10课程名称：逆向工程及快速成型技术/ Reverse Engineering and Rapid Prototyping Technology课程类别：专业教育学时/学分：24/1.5先修课程：先进制造技术导论、CAD/CAM适用专业：机械设计制造及其自动化教材、教学参考书：1、陈雪芳,孙春华主编逆向工程与快速成型技术应用机械工业出版社2009.92、刘伟军,孙玉文主编逆向工程原理方法及应用机械工业出版社2009.1二、课程设置的目的意义逆向工程与快速成型技术是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课程。

逆向工程也称反求工程、反向工程，其思想最初来源于从油泥模型到产品实物的设计过程。

快速成型技术是一种将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体的高新技术，可以快速地将设计思想物化为具有结构和功能的原型或直接制造零部件。

逆向工程与快速成型技术集成为一个产品快速开发系统，比由新概念设计输入到柔性制造系统输出的正向系统路径短，快捷方便，对市场的响应能力更强，目前已经成为现代制造企业新产品开发的重要支撑技术。

通过本课程的教学，可以让学生掌握先进制造技术的前沿知识，为学生在今后的工作中能应用所学知识，解决具体技术问题，实现逆向工程打下基础。

三、课程的基本要求知识：掌握逆向工程的定义、应用、工作流程及其与产品创新的关系，逆向工程系统的组成及目前存在的技术问题，逆向工程数据测量与处理方法，曲面重构方法和过程，网格化实体模型的重构，模型精度评价及量化指标，快速成型技术的原理与典型工艺，快速成型的数据结构与分层数据处理方法，集成逆向工程系统框架组成及其实现方法等知识，从而形成产品实物外形数字化测量－数据处理—CAD三维模型重构—快速成型制造的基本知识结构。

能力：掌握面向实物样件的数字化、数据处理、模型重建与评价的基本理论与技术，学会一种支持逆向工程的CAD模型重构软件和快速成型软件，提升解决工程实际问题、快速研发新产品的实践能力和创新意识。

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命令 面片 领域 点云 曲面体 实体 草图 3D草图 参照点 参照线 参照平面
项目四 三维数模重构
逆向建模与产品创新设计
任务一 Geomagic Design X软件认知
遗传学
本节要点
学习目标
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任务描述
任务分析
必备知识
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必备知识
必备知识
必备知识
功能特征树
模型特征树
必备知识
显示面板
数据显பைடு நூலகம்属性
必备知识
必备知识
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必备知识
任务实施
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