（2） 逆向工程技术实施的软件条件 目前比较常用的通用逆向工程软件有 Surfacer、CopyCAD。一些CAD软件也 逐渐为逆向工程提供了设计模块。例如 Pro/E的ICEM Surf和Pro/SCANTOOLS 模块，可以接受有序点(测量线)，也可以 接受点云数据。其它商品化软件(如 Delcam、Cimatron和Strim)的功能模块 也逐渐丰富起来。为逆向工程的实施提 供了软件条件。
2、逆向工程结构组成


（1） 逆向工程技术的硬件条件
三维数据信息的提取是逆向工程技术设计中的重要内容， 为产品三维信息的获取提供了硬件条件。德国GOM公司逆 向（逆向）技术的软硬件技术与设备--AtosII流动式光学 扫描仪、Tritop三维照相测量系统。英国LK公司的精密三 坐标测量设备(非接触式)。体现了检测设备的高速化、廉 价化和功能复合化的特点。 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，材质为硬且形状较为简单、容易定位的物体，应尽 量使用接触式扫描仪。但在对橡胶、油泥、人体头像或超 薄形物体进行扫描时，则需要采用非接触式测量方法，但 设备成本较高。
测量方法分类
数据提取方法
无损测量
破坏性测量
接触式
非接触式
探针测量
光
声
磁
ICT
断层扫描
外轮廓测量
内外结构测量
测量数据的定位（registration)
需要将多次测量的数据转换到同 一个坐标系中，形成同一坐标系下 的一个完整的测量数据及图像。可 将单张点云数据输入Atos软件，将 测得的单张点云数据拼接成整张点 云数据。
4、曲面重构
曲面重构可以说是逆向工程的核心，是以 所量测的CMM或扫瞄点数据为输入数据来重 新建构曲面模型。 得到产品的数据后，选取适当的算法（或 用逆向工程软件）进行点数据的处理，如: 格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、点线 面与实体误差的比对后，再重新建构曲面 模型，产生CAD数据。

曲 面 重 构 框 图
反求等几个方面（推测原设计者的设计意 图），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 或仿形设计（在原有产品基础上的创新）。 (2)现成零件测量及复制，再现原产品的设 计意图及重构三维数字化模型。 (3)损坏或磨损零件的还原，以便修复或 重制。
(4) 产品的检测，例如检测分析产品的变 形，检测焊接质量等，以及对加工产品与 三维数字化模型之间的误差进行分析。 ﹛﹜ （5）艺术品、考古文物（稀世珍品）的复 制。 （6）人体中的骨头和关节等的复制、假肢 制造（医学）。 （7）特种服装、头盔的制造等（航空服 装）。 定制
模具 加工 产品 复制 模具 成型 RPM 快速原型
CAM产生 NC文档
逐层产生 STL文档
特
点
与传统的“产品概念设计→产品ＣＡＤ模 型→产品 (物理模型 )”的正向工程相反 。逆向 工程是在没有设计图纸或图纸不完整，而有样 品的情况下，利用三维扫描测量仪，准确快速 地测量样品表面数据或轮廓外形，加以点数据 处理、曲面创建、三维实体模型重构，然后通 过CAM系统进行数控编程，直至利用CNC加 工机床或快速成型机来制造产品。
曲面重构时面临的困难:
（1）扫瞄数据庞大
数据点的处理，分块等
（2）复合曲面特征数据提取
一般而言，CAD模型是由许多不同的几何形状所组 合而成，而每一种几何形状皆有其特性（二次曲面 特征＆自由曲面特征提取）。
（3）曲面的光顺效果难以保证 精度和光顺性有时是一对矛盾。
三、逆向工程的应用 1、逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料

我国清华大学、华中科技大学、天津大学、 西安交通大学等众多高校近年来也加强了对反 求工程测量设备的研发,现已实现产品化,并广 泛应用于机械、汽车、家用电器、医疗、轻工 等行业中。由于国产设备价格远远低于国外, 且功能不断增强,因此有较大的发展潜力与竞 争力。
3.
逆向工程阶段划分
（１）零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描等测 量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。 激光测量可以采用CCD相机和3D激光扫描相结合， CCD相机用来确定实物的空间位置，指导测量路 径的编程。激光扫描的速度已经达到15000点/秒， 测得的数据量很大，可以充分表示零件表面信息， 非常适合对于复杂自由曲面的测量。 利用高分辨率CCD相机拍照片的方法，应用Tritop 软件，通过定义相机型号、定义比例尺、定义计算 参数、自动读取相片、进行完全计算，计算出非数 码点、定义坐标系等过程，通过数码照片得到单张 的点云数据。
一、逆向工程概述
作为产品设计制造的一种手段,在20世纪 90年代初,逆向工程技术开始引起各国工业 界和学术界的高度重视。特别是随着现代计 算机技术及测试技术的发展，利用CAD/CAM 技术、先进制造技术来实现产品实物的逆向 工程，已成为CAD/CAM领域的一个研究热点， 并成为逆向工程技术应用的主要内容。
（２）数据点的处理＆几何特征提取
按测量数据的几何属性对其进行 分割，采用几何特征匹配与识别的方法 来获取零件原形所具有的设计与加工特 征。
（３）曲面重构 将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表 面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接获取 零件原形表面的CAD模型。
（４）模型的检验与修正 采用根据获得的CAD模型重新测量和加工 出样品的方法来检验重建的CAD模型是否满足精度 或其他试验性能指标，对不满足要求者,重复以上 过程，直至达到零件的设计要求。 （5）后续处理 CNC RPM
Hale Waihona Puke 二、逆向工程组成 １．定义 逆向工程（Reverse Engineering） 也称反求工程、反向工程等，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，从而实现产品设计与制造的过 程。
逆向工程框图
样品 3D 轮廓测量 数据 处理 CAD 曲面构建 外形 装饰
产品模型
逆 向 工 程 开 发 流 程