浅谈逆向工程技术逆向工程（又称反向工程），是一种技术过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能性能规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。

逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。

其主要目的是，在不能轻易获得必要的生产信息下，直接从成品的分析，推导出产品的设计原理。

逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识产权所有者。

例如在集成电路领域，如果怀疑某公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找证据。

需要逆向工程的原因如下：1.接口设计。

由于互操作性，逆向工程被用来找出系统之间的协作协议。

2.军事或商业机密。

窃取敌人或竞争对手的最新研究或产品原型。

3.改善文档。

当原有的文档有不充分处，又当系统被更新而原设计人员不在时，逆向工程被4.用来获取所需数据，以补充说明或了解系统的最新状态。

5.软件升级或更新。

出于功能、合规、安全等需求更改，逆向工程被用来了解现有或遗留软件系统，以评估更新或移植系统所需的工作。

6.制造没有许可／未授权的副本。

7.学术／学习目的。

8.去除复制保护和伪装的登录权限。

9文件丢失：采取逆向工程的情况往往是在某一个特殊设备的文件已经丢失了（或者根本就没有），同时又找不到工程的负责人。

完整的系统时常需要基于陈旧的系统上进行再设计，这就意味着想要集成原有的功能进行项目的唯一方法便是采用逆向工程的方法分析已有的碎片进行再设计。

10.产品分析：用于调查产品的运作方式，部件构成，估计预算，识别潜在的侵权行为。

逆向工程能在拥有现有物理部件之上，利用激光扫描仪、结构光源转换仪或X射线断层成像之类3D扫描仪技术进行尺寸测量，再通过CAD、CAM、CAE或其他软件构筑3D 虚拟模型的方法。

逆向工程经常被用于军事上，在二战和冷战中经常被用到。

1980年开始，欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程领域。

1990年初期，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。

逆向软件的演进约略可区分为三个阶段：2000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2003年前技术成熟，广为业界引用。

到2007年后，发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算，速度快。

1998年，NEWPOWER启动了逆向工程的一些项目，要求是把客户的现有源代码转变成设计，如果需要的话，进一步转化成产品需求规约。

这恰恰与类似于V模型的标准开发过程模型相逆。

这样一来，客户就可以容易地维护他们的产品（需求，设计，源代码等等），而不需要想以前那样，每次改动产品都需要直接修改源代码。

截止2011年，逆向工程的应用已从单纯的技巧性手工操作，发展到采用先进的计算机及测量设备，进行设计、分析、制造等活动，如获取修模后的模具形状、分析实物模型、基于现有产品的创新设计、快速仿形制造等。

逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等领域，它的特点是：1、缩短产品的设计、开发周期，加快产品的更新换代速度；2、降低企业开发新产品的成本与风险；3、加快产品的造型和系列化的设计；4、适合单件、小批量的零件制造，特别是模具的制造，可分为直接制模与间接制模法。

直接制模法：基于RP技术的快速直接制模法是将模具CAD的结果由RP系统直接制造成型。

该法既不需用RP系统制作样件，也不依赖传统的模具制造工艺，对金属模具制造而言尤为快捷，是一种极具开发前景的制模方法；间接制模法：间接制模法是利用RP技术制造产品零件原型，以原型作为母模、模芯或制模工具(研磨模)，再与传统的制模工艺相结合，制造出所需模具。

逆向工程技术不是一个孤立的技术，它和测量技术及现有CAD/CAM系统有着千丝万缕的联系。

但是在实际应用过程中，由于大多数工程技术人员对逆向工程技术不够了解，将逆向工程技术与现有CAD/CAM技术等同起来，用现有CAD/CAM系统的技术水平要求逆向工程技术，往往造成人们对逆向工程技术的不信任和误解。

从理论角度分析，逆向工程技术能够按照产品的测量数据重建出与现有CAD/CAM系统完全兼容的三维模型，这是逆向工程技术的最终实现目标。

但是，人们所掌握的技术，包括工程上的和纯理论上的（如曲面建模理论），都还无法满足这种要求。

特别是针对大规模“点云”数据建模，更是远未达到可以直接在CAD系统中应用的程度。

因此，逆向工程CAD 技术与现有CAD/CAM系统的关系只能是一种相辅相成的关系。

现有CAD/CAM系统经过几十年的发展，无论从理论还是实际应用上都已经十分成熟，在这种状况下，现有CAD/CAM 系统不会也不可能为了满足逆向工程建模的特殊要求变更系统底层。

另一方面，逆向工程技术中用到的大量建模方法完全可以借鉴现有CAD/CAM系统，不需要另外搭建新平台。

基于这种分析，我们认为逆向工程技术在整个制造体系链中处于从属、辅助建模的地位，逆向工程技术可以利用现有CAD/CAM系统，帮助其实现自身无法完成的工作。

逆向工程技术（包括相应的软件）始终不是市场上的主流，而大多数CAD/CAM系统又均包含逆向工程模块或第三方软件包。

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，发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算，速度快。

逆向工程的硬件最早是运用仿制加工设备，制作出来的成品品质粗糙。

后来有接触式扫瞄设备，运用探针接触工件取得产品外型。

再来进一步开发非接触式设备，运用照相或激光技术，计算光线反射回来的时间取得距离。

向工程的实施需要逆向工程软件的支撑。

逆向工程软件的主要作用是接收来自测量设备的产品数据，通过一系列的编辑操作，得到品质优良的曲线或曲面模型，并通过标准数据格式将这些曲线曲面数据输送到现有CAD/CAM系统中，在这些系统中完成最终的产品造型。

由于无法完全满足用户对产品造型的需求，因此逆向工程CAD软件很难与现有主流CAD/CAM系统，如CA TIA、UG、Pro/ENGINEER和SolidWorks等抗衡。

很多逆向工程软件成为这些CAD/CAM系统的第三方软件。

如UG采用ImageWare作为UG系列产品中完成逆向工程造型的软件，Pro/ENGINEER采用ICEM Surf作为逆向工程模块的支撑软件。

此外还有一些独立的逆向工程软件，如GeoMagic等，这些软件一般具有多元化的功能。

例如，GeoMagic除了处理几何曲面造型以外，还可以处理以CT、MRI数据为代表的断层界面数据造型，从而使软件在医疗成像领域具有相当的竞争力。

另外一些逆向工程软件作为整体系列软件产品中的一部分，无论数据模型还是几何引擎均与系列产品中的其他组件保持一致，这样做的好处是逆向工程软件产生的模型可以直接进入CAD或CAM模块中，实现了数据的无缝集成，这类软件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。

当前使用的逆向工程系统存在以下不足之处：(1)大多数系统是针对具体的应用而开发，数据处理往往针对特定的测量设备、测量对象，通用性差。

(2)曲面拟合系统大多是对于代数二次曲面，对自由曲面，特别是由大数据量散乱点拟合自由曲面，系统一般没有此功能(3)数据区域分割往往要交互操作，降低了CAD建模的速度，自动化程度低；(4)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。

几何建模是逆向工程的关键环节，同时也是影响逆向工程速度的瓶颈问题，因此，提高逆向工程几何建模的自动化程度和通用性是目前逆向工程研究的一个重点方向。

作者提出了一种逆向工程几何建模自动化系统，具有体现设计意图的特征建模的特点，数据点的组织方式不限，输出的B-rep模型与现有商用CAD系统完全兼容。

系统的关键技术在于特征的自动提取、组合自由曲面的光滑连接。

提高系统的集成性，有些情况CAD 模型并不是必需的，或者为了最快的制造产品，需要数字化系统与CMM 的直接结合；另外，有些产品(例如注塑模、注塑件的设计)需要多次进行CAE 分析，由数据点直接产生CAE 模型，可极大地提高产品的设计、分析过程，在上一节已有一些集成系统的应用实例，大多是根据具体情况的部分集成，邢渊提出了完整的逆向工程集成系统框架，具有CAD、CAE、CAM 多个数据接口，采用了面向对象的集成方法。

关键技术是通用、开放的产品数据库结构。

三坐标测量可分为接触式测量和非接触式测量两大类。

接触式测量方法通过传感测量头与样件的接触而记录样件表面的坐标位置，可以细分为点触发式和连续式数据采集方法。

对于航空航天、汽车等行业，大型样件的测量一般可以选用接触式测量，以满足精度要求。

因为，接触式测量中的点触发式测量可以通过人为规划，使得在大曲率或曲率变化剧烈的区域获得较多的测量点，而在相对平坦的区域则可以测量较少的点。

结合造型方法，人工对被测物体进行区域规划，测量对物体形状起关键作用的特征线和曲线网格，数据点可以根据需要组织成模型重建软件所需要的形式，然后根据特征线及曲线网格重建物体的CAD模型，减少了数据处理的难度和工作量。

其唯一的缺点是测量效率较低。

非接触式测量方法主要是基于光学、声学、磁学等领域中的基本原理，将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点。

例如：声纳测量仪利用声音遇到被测物体产生回声的时间计算点与声源间的距离；激光测距法是将激光束的飞行时间转化为被测点与参考平面间的距离。

非接触式测量使测量效率得到了极大提高，某些光学测量机可以在数秒钟内得到几十万个数据点，因而在测量过程中可以大大减少人工测量规划，在整个样件表面快速采集大量的密集点集。

由于操作简便，以激光测距法为代表的非接触式测量技术近两年来，发展迅速，应用普及面越来越广。

不过，非接触测量获得的海量数据的数据量非常庞大，常有几十万、上百万，甚至更多。

必须配合较强功能的逆向软件和高性能的计算机设备，才能顺利使用。

不过，将五年来，按照摩尔定律，计算机硬件的性能迅速提高，软件技术也今非昔比，基于光学的非接触式测量方法和三坐标测量设备在逆向工程中得到了更为广泛的应用。

逆向工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。

随着生物、材料技术的发展，逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼等医学领域。

但是其最主要的应用领域还是在模具行业。

由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。

若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型，在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。