基于逆向工程技术的产品设计

140研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新

中国设备工程 2017.04(下)随着数字技术不断发展，以往工艺产品设计所用的计算机辅助正向开发设计模式已经有局限性，难以满足产品设计中逆向工程的需要，这就要求对设计技术进行升级换代，使逆向工程技术能够顺利得到实施。1 逆向工程的概念与主要技术1.1 逆向工程的概念逆向工程，亦称逆向技术。它是基于产品设计技术再现原理的一种设计理念。通过对一项目标产品进行逆向分析及研究，对其处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素进行还原出基本的模型，并根据这个模型为框架，设计出具有相近功能，但又不完全一样的产品。利用逆向工程技术,可以让产品开发更有目的性，达到节省时间、节省成本、提高效率等目的。逆向工程的思路，最初是来自于商业及军事领域中的硬件分析的。当时，在难以直接获取产品信息的前提下，人们不得不直接根据产品的相关参数来对相关数据进行逆推。最终使逆向工程被提炼和升级为一门具有高度实用价值的应用科学。1.2 逆向工程的主要技术1.2.1 数字化测量数字化测量是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以它们来建立起适当的数字化模型，把它们转化为一系列二进制代码，再通过计算机将这些二进制代码进行统一处理的过程。1.2.2 测量数据预处理在进行逆向工程的主要工作之前，对相关数据首先进行一些分析处理。它可以说是逆向工程的预备工作。1.2.3 三点云重建三点云重建是指对三维物体建立起适合计算机表示和处理的数学模型，为后面运用计算机技术对其进行处理、操作和分析其性质打下铺垫，它是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。1.2.4 点云配准通过扫描采样，获得两组有重复区域的点云数据，并选择一个恰当的合适坐标，把两组数据点云对齐及合并，统一在同一个坐标系下，来获取被测物体的完整数据。其配准手段可以依靠手动，自动和仪器来完成。目前最常用的就是仪器配准。1.2.5 误差分析对产品的理论数值和实际采测的数据进行比对，统计其误差，并分析出产生误差的原因，并通过采取相应的手段来尽可能地减少误差。1.3 逆向工程的国内外研究现状目前，关于逆向工程的研究已经在国外广泛开展。我国虽然起步较晚，但也进展较快。1.3.1 国外研究现状国外对于逆向工程的研究，起始于20世纪80年代，最初由日本名古屋工业研究所和美国UYP公司、美国3M公司开始这方面的试点，并开始逐渐受到学术界的重视。现在，对于逆向工程的研究已成为国外学术界的重要课题。目前国外不少高校和科研领域专门成立了大批关于逆向工程的研发部门，还诞生了一大批相应的制造公司及代工厂，并专门成立了这方面的基金会予以经济上的赞助。目前，国外在测量设备、数据处理软件方面，都已经达到了相当高的水准，在CAD及CYM软件开发上，开始集成逆向工程模块。这方面有代表性的如UG NX5中的PointCloud等。现在，国外不少企业都把逆向工程大量运用于产品研发当中，有效地缩短了产品的研发周期，减少了企业的研发成本，使企业的市场竞争力进一步得到提高。1.3.2 国内研究现状在过去，受限于我国的技术条件，对逆向工程方面的研究开展的比较少。自1995年左右起，逆向工程方面的研究受到扶持，各项研究成果不断诞生。产品设计中的逆向工程技术应用研究胡萍，干静（四川大学制造科学与工程学院，四川 成都 610065）摘要：伴随着人们生活水平的不断提高，对产品的设计在注重实用性的同时还对产品外形提出了一定的要求。这意味着产品设计的难度比以前增加了许多，传统的设计和加工模式已经不能满足需求。为了满足新形势下对产品设计的需求，使产品既具备优良的性能又具有美观的造型，就要大胆探索，充分引进逆向工程技术。关键词：产品设计；逆向工程；应用中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2017）04（下）-0140-02141中国设备工程EngineeringhinaCPlant

逆向工程技术在产品设计开发中的应用研究

随着科技的快速发展，越来越多的企业面临着产品开发与改进的需求。而逆向工程技术成为了一种被广泛运用的方法，用于在设计或者改进产品方面提供帮助。本文将探讨逆向工程技术在产品设计开发中的应用研究。

一、什么是逆向工程

逆向工程是指在已有的物体、设备、机械或电路等中逐步分解、推论、过程重现的方式，破译被解决对象的结构、部件、元素的材料、性质和工作原理等技术。逆向工程与传统的“正向工程”不同，它的核心思想是通过逆向破解来了解产品的设计，然后再去仿制或者改进产品。

二、逆向工程的应用价值

①产品设计改进：利用逆向工程技术对现有的产品进行分解和逆向分析，可以通过观察、分析和模拟来改善它们的设计。

②快速原型制造：通过逆向工程可以建立一份详细的模型，对这个模型进行快速原型制造，从而验证设计方案的可行性。

③机械维修：逆向工程的应用还包括机械维修方面。维修人员可以通过逆向工程获取有关设备的详细信息，从而更好地找到故障原因并进行修复。 三、逆向工程在产品设计中的应用案例

逆向工程在塑料行业的应用：

企业通常使用逆向工程来确定已有零件的复杂几何数据。这对于塑料行业来说非常重要，因为这种行业的产品几乎总是独特的、定制化的。通过逆向工程，他们可以轻松地获取有关其竞争对手产品的详细信息，并确定更好的方式来制造这些产品。

逆向工程在汽车行业的应用：

汽车制造商可以利用逆向工程技术来检测现有零件是否与设计规范相符，并确定设计方案是否需要进行调整。此外，他们还可以利用逆向工程技术来探寻竞争对手的亮点及其不足之处，再结合自己的实际情况进行产品设计和改进。

逆向工程在医疗领域的应用：

对于某些医疗设备零件来说，替换部件的代价远大于替换整个设备。使用逆向工程，医疗行业可以轻松地获取这些复杂零件的详细数据，维护和更换零件也会更加容易、经济。

四、逆向工程技术的发展趋势

逆向工程并不是一项新的技术，而在过去的几十年中已经被广泛运用。在未来，随着技术的不断进步，逆向工程的应用也将越来越广泛。 随着3D打印技术的广泛应用，逆向工程可以更容易地将零部件转换为3D打印模型，从而更快速地进行原型制造。除此之外，随着CAD技术的不断发展，逆向工程可以更准确地测量和探测各种零件的数据，并更准确地重建它们的3D模型。

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。

逆向工程技术在产品设计中的应用

一、前言

逆向工程技术是一种通过分析已有的产品或零件进行设计的新兴技术，在汽车、机械、电子等多个领域得到广泛应用。本文将重点探讨逆向工程技术在产品设计中的应用，并从不同角度分析其优势。

二、逆向工程技术的定义及基本流程

逆向工程技术（Reverse Engineering）是指通过对已有的产品或零件进行逆向分析，以获取相关信息并重新设计出类似或更好的产品或零件的过程。其基本流程分为：获取原始数据 → 数据处理

→ 不同领域知识融合 → 新产品设计。

三、逆向工程技术的应用

1. 汽车设计领域

汽车制造在执行产品优化时需要了解车身结构，以方便改进结构、减少制造成本、提高安全性能等方面。逆向工程技术可以对汽车车身结构进行逆向分析，确定各部件的结构和组合方式，并进行模拟，从而获得更稳定、更坚固、更安全并且更高效的汽车产品。

2. 机械制造领域 机械产品的部件复杂且多样。逆向工程技术可以利用扫描仪产生数据，进而优化产品的设计样式、提高精度和减少生产时间。例如，逆向工程技术可以将老旧机械产品进行逆向分析，以了解其结构，并根据新的需求对其进行改进。

3. 电子产品领域

在电子产品制造中，有时候需要获取特定的软件源代码以便进行二次开发或定制化。逆向工程技术可以通过对软件、硬件和全系统的逆向工程分析，实现逐步优化设计，开发出更节省成本、更高效、更创新的电子产品或系统。

四、逆向工程技术的优势

1. 提高生产效率

逆向技术具有快速精准的特点，可以在更短的时间内获得原始数据，同时最大限度地避免了进行多次重复测试的情况，从而提高了生产效率。

2. 减少生产成本

在原始数据的基础上，逆向工程技术可以定制出结构更加合理、零件更加优化的产品，从而可以有效减少生产成本。

3. 提高产品质量 逆向技术可以帮助创建更高品质的产品，因为它可以更好地确定和剖析设计缺陷。这可以减少问题的涌现并提高产品稳定性和质量，保证客户的需求被长期实现。