需求 分析
概念 设计
可行性 Yes 分析？
No
初步 设计
详细
是从构思到数字模型，
设计
再到产品（实物）的演化过
程
强调怎么做？
样机试制
设计与制造 信息描述 制造
工艺 规划
正向工程开发流程
1）产品规划
——在对产品进行充分调 查研究和分析的前提下，进一步 确定产品所应具有的功能和各方 面的约束条件。形成设计任务书。
产品 实物
数字 测量
数据 处理
设计 数据
三维 重构
坐标 配准
CAD 模型
误差 分析
数字化测量
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 。
数字化测量— 测量设备
接触式测量 非接触式测量
数字化测量— 测量设备
基于平板探测器X射线成像系统
数字化测量—测量方法比较
逆向技术
优点 • 不必作半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置。
• 测量数度非常快，不必像接触式探头那样逐点进出测量。
• 软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。 缺点 • 测量精度较差，因接触式探头大多使用光敏位置探测器来检测光点
汽车数字化造型
基于车身结构设 计、制造工艺性、 空气动力学、人 际工程特性、材 料特性、光学特 性等
汽车工程设计
正向设计表达 设计信息可用参数精确描述
1.2、逆向工程概述
1、产品市场环境的变化
➢ 更新速度越来越快 ➢ 个性化，小批量 ➢ 专业分工细化 ➢ 全球合作
呼唤产品快速开发技术！
2、工程需求
• 球形的探头易因接触力造成磨损，为了维持测量精度，需要经常校正 探头的直径，不当的操作还会损坏工件表面和探头。
• 测量数度较慢，对于工件表面的内形检测受到触发探头直径的限制。
• 对三维曲面的测量，探头测量到的点是探头的球心位置，欲求得物体 真实外型需要对探头半径进行补偿，因而可能引入修正误差。
接触式测量
➢ 设计物理模型到数字模型的转换 ➢ 引进技术的吸收消化和再创新 ➢ 试验模型转换成数字模型 ➢ 艺术品、文物复制 ➢ 医学应用（骨头、关节、牙齿、假肢） ➢ 服装、鞋子、头盔、首饰的定制 ➢ 复杂型面制造质量的检测
1.3 逆向工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
2）方案设计
功能分析——提出解决办法—— 方案汇总——可行性分析——最 佳方案
3）结构与技术设计 ——产生总装配
草图及部件装配草图（运动 学、动力学等分析计算，并 进行零件校核）
4）产品制造 加工工艺
检验
装配关系
正向工程设计汽车流程
• 概念设计 • 三维造型设计 • 工程结构设计 • 设计完成
采用手绘方式建立概念草图
• 狭义定义
• 针对实物样件的几何形状反求的“实物逆 向工程”，即通过实物数字化技术和模型 重建技术将实物模型转化为数字化模型， 还原实物模型中包含的材料、工艺、形状 等诸多方面的原始设计意图的过程，而后 进行分析、加工等处理。
４、逆向工程（设计）流程பைடு நூலகம்
实物 模型
形状数字 化测量
CAD模型 重建
CAE分析 快速原型
逆向工程定义
• 广义定义 • 广义的逆向工程包含了针对消化吸收先进技术的一系列方
法和应用技术，其研究对象包括产品实物、软件（图纸、 程序、技术文件）或影像（图像、照片）等，应用现代设 计方法学原理、生产工程学、材料学和有关专业知识进行 系统深入的分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发 出同类的更为先进的产品。它是通过综合运用设计人员的 工程设计经验、知识和创新性思维，对已有产品进行解剖、 消化吸收和再创造的过程，是对已有设计的再设计。 • 包括：几何逆向、工艺逆向、材料逆向和软件逆向。
医学CT测量
数字化测量—测量方法比较
逆向技术
优点 • 接触式探头发展已有几十年，其机械结构和电子系统已相当成熟，故 有较高的准确性和可靠性。
缺点
• 接触式测量探头直接接触工作表面，与工件表面的反射特性、颜色及 曲率关系不大。
• 为了确定测量基准点而使用特殊的夹具，不同形状的产品可能会要求 不同的夹具，因此导致测量费用较高。
工艺规划 制造
是从实物到数字模型，再到产品（实物） 的演化过程
强调为什么这样做!
实物样件
二维图样、技 术文档
仿制改制产品
数字化测量
CAD模型重构
CAD/CAE系统
PD M
系
快速成型RP
CAM系统
统
产品样件
模具
新产品
５、逆向工程设计表达
形面构成复杂，设计信息难以用参 数精确描述
6、逆向工程的应用
３、逆向工程技术的产生与起源
• 3）20世纪90年代，起源于工业上精密测量 和质量检测的逆向工程技术开始引起包括 我国在内的很多国家工业界和学术界的高 度重视
• 当前，随着现代计算机技术和测量技术的 发展，利用CAD/CAM技术、先进制造技术 来实现实物的逆向工程，已成为逆向工程 技术应用的主要内容。
逆向工程建模与产品 创新设计
第一章 绪论
• 1.1 正向工程概述 • 1.2 逆向工程概述 • 1.3 逆向建模关键技术 • 1.4 产品建模CAD平台选择 • 1.5 产品特征与逆向软件平台 • 1.6 逆向工程与新产品开发
1.1 正向设计概述
正向工程可归纳为： 功能导向（Functionally-oriented） 对象导向（Object oriented） 预定模式（Prescriptive-model） 系统开发（System to-be） 以及所属权系统（Legacy system）
设计
工业设计？ 样品？
样机
如何快速 制造？
生产 小批量？
图档
试验
产品
逆向工程、快速成形、快速模具 是产品快速开发技术！
３、逆向工程技术的产生与起源
３、逆向工程技术的产生与起源
• 1）反求思维在工程中的应用源远流长 • 人类取得的每一项成果都是在前人研究的基础上，
模仿自然界和人类社会在相关领域、具有相应特 长、特性的事物、动物或人来实现的。 • 2）提出逆向工程这种术语并作为一门学问去研究， 则出现于上世纪60年代初的日本。 • 战后日本提出了科技立国的方针：一代引进、二 代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场。 通过仿制美国及欧洲的产品，在采取各种手段获 取先进的技术和引进技术的消化和吸收的基础上， 建立了自己的产品创新设计体系，使经济迅速崛 起，成为仅次于美国的制造大国。