逆向工程.ppt

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逆向工程,逆向工程的出现和发展的时代背景,二战后，世界各国急于恢复和振兴经济。

于是在20世纪60年代，日本为了恢复和振兴经济，提出科技兴国和大力发展制造业的方针：

“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，并对机床、汽车、电子、光学设备和家电等行业的发展给予优惠政策。

日本政府和企业普遍认为对别国先进产品和先进技术的引进、消化、吸收、改进和挖潜，是自身发展的一条捷径。

观点很快被事实验证，由此引发了逆向设计（ReverseDesign）的概念。

从20世纪60年代的“如何做的更多”、70年代的“如何做的更便宜”、80年代的“如何做的更好”、发展到90年代的“如何做的更快”。

因此，市场要求技术革新，逆向工程技术在20世纪90年代开始引起各国工业界和学术界的重视，到目前只有二十多年的历史，所以可称之为“新技术”。

一、逆向工程的概述,逆向工程的概述,逆向工程的三大技术,逆向工程的定义,和传统设计方法的比较,逆向工程的分类,逆向工程是复杂而综合性较强的系统工程,逆向工程（ReverseEngineering）以设计方法学为指导，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，对已有产品进行解剖、深化和再创造，这就是逆向工程的含义。

可以说，逆向设计是对已有设计的再设计，其中再创造是逆向设计的灵魂。

逆向工程的定义,和传统设计方法的比较,正向过程：

逆向过程：

逆向工程系统的加工过程：

逆向工程的分类,逆向工程技术,实物逆向,软件逆向,影像逆向,逆工向程的三大技术,数据釆集技术：

主要有接触式、非接触式和破坏式三大类。

数据处理技术,模型重构技术,数据简化,噪声去除,数据补缺,数据拼合,二、实物模型数据的获取,数字化测量是逆向工程的基础，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。

数据的测量质量直接影响最终模型的质量。

接触式测量设备根据测头类型分为力触发式和连续扫描式两种类型。

（1）触发式数据测量方法触发式测量是利用触发探头与物体接触的测量。

（2）扫描式数据测量方法,接触式测量,非接触式测量方法是由光学原理、电磁学原理、声学原理共同发展起来的测量方法,利用光学原理的测量设备是目前应用比较成熟和广泛的。

常见的光学测量方法的工作原理有激光三角法、结构光测距法等。

结构光法是把一定形式的光源投影到被测物体表面,因为被测物体表面高度的限制,光栅影线发生变形,利用两个镜头获得不同角度的图像,再通过解调变形光栅影线,就可以得到被测物体表面的整体三维坐标。

非接触式测量,以下通过对鼠标进行造型的实例，介绍逆向设计工作过程。

1获取表面点数据2测量数据预处理测量数据的预处理包括：

测量数据的拼合、噪声点清除、坐标校正、截面数据点获取、数据点重新取样、截面数据点重新排序等步骤

（1）点数据的拼合,三、逆向工程系统的加工实例,图1非接触激光扫描仪量测鼠标,图2-1完整嵌合的点资料模型,逆向工程系统的加工实例,图2-2删除周围杂点,图2-3校正后的点云,图2-4点云截面,图2-5点云修补前后（局部放大）,（3）点云坐标校正,（5）点数据修补,

（2）噪声点清除,（4）截面数据点获取,逆向工程系统的加工实例,图2-6截面数据点重新排序,（6）截面数据点重新排序,3曲线拟合通过设定控制点数目和曲线平滑值，软件自动进行曲线拟合，如图3示。

图3曲线拟合,逆向工程系统的加工实例,图4构建举升曲面,（a）调整曲面的控制点（b）调整曲面的网格图5-1调整曲面,图5-2完整的曲面,4、曲面构建,5、曲面编辑,逆向工程系统的加工实例,图6利用高斯曲率检测曲面平滑度,图7IDEAS软件读入IGES格式的曲面模型,图8-31三维实体模型,6、曲面检测,7、三维曲面建立,逆向工程系统的加工实例,图8快速原型加工,8快速原型加工,逆向工程技术实现了设计制造技术的数字化,同时也为现代制造企业充分利用己有设计创新带来了便利。

它降低了新产品开发的成本,提高了制造精度,极大地缩短了设计周期。

航空航天及汽车制造领域当设计需要通过试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、汽车制造领域，快速原型制造（RPM）RPM也叫3D打印技术,多种学科的技术服务于快速原型制作,已经成为新产品研发设计和生产的快速有效手段。

这个技术是根据模型重构的CAD模型为基础,经过不同材料方式的累积形成产品实体。

将逆工程技术和快速原型制造相结合,形成了对产品测量、建模、修改、再测量的封闭环形系统,这样可以实现设计过程的快速反复迭代。

四、逆向工程的应用领域,医学领域CT扫描可以精确扫描人体器官的信息,能够很好的得到人体器官的CAD模型。

在此基础上,可以根据个人的某个部位（比如大腿、脊柱）,通过3D扫描后制造出外骨架三维数字模型。

这为患者可以进行个人定制医疗设备,也为内部组织器官医治提供了辅助手段。

这将开辟一个全新的领域,吏好的为人类个性化服务。

在产品外形的美学有特别要求的领域，为方便评价其美学效果，设计师广泛利用油泥、黏土或木头等材料进行快速且大量的模型制作，将所要表达的意图以实体的方式呈现出来，而不是采用计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法。

此时如何根据造型师制作出来的模型，快速建立三维模型，就必须引入逆向工程技术。

逆向工程的应用领域,艺术品领域很多物品很难用基本几何来表现与定义，例如流线型产品、艺术浮雕及不规则线条等。

其它领域如特种服装、头盔的制造以使用者的身体为原始依据.,逆向工程的应用领域,1、发展面向工程应用的专用测量系统，使之能高速、高精度的实现实物数字化，并能根据样件几何形状和后续应用选择测量方式及路径，能实现路径规划和自动测量。

2、以数据点云隐含得特征和约束等几何信息的自动识别和推理为出发点，进一步研究复杂曲面离散数据点云的几何理解，建立基于特征的逆向建模的指导性图解，减少逆向工程CAD建模中的交互操作，降低设计人员的劳动强度。

3、系统集成化程度低，有些系统只侧重与曲面的拟合，有些系统只侧重于与特定制造技术的结合，系统只包含简单几何数据，不符合现代设计制造的并行思想，这是有待改进的方向。

4、研究基于特征分割和约束驱动的精确变形技术，提高逆向工程重建CAD模型的改型设计和创新设计能力。

在模型精度评价上还没有决定性的进展,这方面的工作也比较少,在未来逆向工程研宄中,这是需要深入研宄的一方面。

如何更好的完成大规模杂乱数据的高精确智能处理和快速精确完成曲面重构也是一直研宄的热点。

五、逆向工程存在的问题及前景,TheendThankyou!