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逆向工程的关键技术
零件的数字化和计算机 辅助反向建模（Computer Aided Reverse Modeling， 简称CARM）是逆向工程的 两项关键技术。
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2.逆向工程系统及工作原理
?逆向工程系统组成
?逆向工程的测量技术 ?测量数据预处理技术 ?模型重建技术 ?逆向工程软件
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逆向工程系统组成
图8-2 逆向工程流程图
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逆向工程主要包括以下四个步骤： （1）零件原型的数字化 （2）零件原型的特征识别与提取 （3）零件原型CAD模型的重建 （4）CAD模型的检验与修正
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逆向工程大致应用在以下几种情况：
（1）许多使用粘土或泡沫模型代替CAD设计的情况，最 终需要运用逆向工程将这些实物模型转换为CAD模型。
（2）外形设计师倾向使用产品的比例模型，以便于产品外形的美 学评价，最终可通过运用逆向工程技术将这些比例模型用数学模 型表达，通过比例运算得到美观的真实尺寸的CAD模型。
（3）需要通过实验来最终确定零件的形状，
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（4）艺术品、考古文物的复制。 （5）人体中的骨头和关节等的复制、假肢制造。 （6）特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始 设计依据，此时，需首先建立人体的几何模型。
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1.逆向工程概述
?正向工程 ?逆向工程 ?逆向工程的关键技术
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正向工程
一般工业产品开发是从确定预期功能与规格目标开始，构思产品结 构，然后进行每个零部件的设计、制造以及检验，再经过装配、性能测 试等程序完成整个开发过程，每个零部件都有设计图纸，按确定的工艺 文件加工。这种开发模式称为预定模式（prescriptive model ），此类开 发工作称为正向工程（forward engineering ）或正向设计，产品正向开 发的流程如图8-1所示。
4．非接触式测头及其工作原理
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测量方式
逆向工程多用三维立体测量，具体有：接触式测 量与非接触式测量。
（1）接触式测量
接触式测量的优点有：
接触式测量不受样件表面的反射特性、颜色及曲率影
响，配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何 形状，如面、圆柱、圆锥、圆球等。接触式测量的机械结 构及电子系统已相当成熟，有较高的准确性和可靠性。
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（5）CAE软件 （6）数控加工设备 （7）快速原型机 （8）产品批量生产设备
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逆向工程的测量技术
1．测量方式
在产品开发中，采用逆 向工程方式处理的产品往往
具有尺寸不易掌握的特性，
2．测量设备
如自由曲面的外观造型等。
因此，逆向工程的首要任务
就是取得所需的点数据，用
3．接触式测头及工作原理
于后续的模型构建。现介绍 逆向工程的数据测量技术。
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本章 学习目标
? 了解逆向工程的基本概念 ? 了解逆向工程系统的组成和工作原理 ? 了解逆向工程的应用实例,提高专业兴趣 ? 了解逆向工程研究和应用的最新发展
重点：逆向工程的概念及工作原理 难点：快速模具的方法
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学习内容
1. 逆向工程概述 2. 逆向工程系统组成及
工作原理 3. 逆向工程应用实例 4. 快速原型与快速模具
规格确定
设计
制造
图 ห้องสมุดไป่ตู้－1 顺向工程开发流程图
检验
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逆向工程
逆向工程通常是对某一实物样件或模型 （称为零件原型，如汽车的外形、鞋楦模等） 进行仿制。
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目前，针对已有样件（尤其是包含有复杂不规则自
由曲面的样件），可利用三维数字化测量仪器准确、快 速地测量出产品外形数据，在逆向软件中构建曲面模型， 再输入CAD/CAM 系统进一步编辑、修改，由CAM 生成 刀具NC代码（加工路径）送至数控机床（CNC ）制作所 需模具，或者由快速成型机（RP ）将样品模型制作出来， 其流程如图8-2所示。
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（2）非接触式测量 非接触光学测量有如下优点： ① 没有测量力 ② 测量速度和采样频率较高。 ③ 不必进行测头半径的补偿。 ④ 不少光学测头具有大的量程。 ⑤ 同时探测的信息丰富。
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但非接触式测量也还存在一些缺点：
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接触式测量的缺点有：
① 确定测量基准点而使用特殊的夹具，测量费用较高。
② 测量系统的支撑结构存在静态及动态误差。 ③ 检测某些轮廓时，可能会有先天的限制。 ④ 以逐点进出方式进行测量，测量速度慢。
⑤ 测头尖端部分与被测件之间发生局部变形影响测量
值的实际读数。
⑥ 不当的操作容易损害样件,也会使测头磨耗、损坏。
（1）测量测头 分接触式和非接触式
（2）测量机 有三坐标测量机、多轴关节式机械臂及激光追踪 站等。
（3）数据处理软件
（4）模型重建软件(CAD/CAM) 模型重建软件包括三类，一是 用于正向设计的CAD/CAE/CAM软件，但数据处理和逆向造型 功能有限；二是集成有逆向功能模块的正向CAD/CAE/CAM软 件；三是专用产品数据管理（PDM）等软件
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（7）在快速原型制造（RPM）中，逆向工程的最主要表现为：通过 逆向工程，可以方便地对快速原型制造的原形产品进行快速、准确的 测量，找出产品设计的不足，进行重新设计，经过反复多次迭代可使 产品完善。
逆向工程与传统正向设计制造过程是截然不同的设 计流程。逆向工程中，按照现有的零件原型进行设计生 产，零件具有的几何特征与技术要求都包含在原型中， 而正向设计是根据零件最终所承担的功能以及各方面的 影响因素进行从无到有的设计。因此，从概念设计出发 到最终形成CAD模型的传统设计是一个确定的明晰过程， 而通过对现有零件原型数字化后再形成CAD模型的逆向 工程是一个推理、反复逼近的过程，具有功能导向、描 述模式、系统仿造等特性。
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逆向工程
逆向工程（Reverse Engineering 简称RE），又称反 求工程或逆向设计，是将已有产品模型（实物模型） 转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上进行 工程分析和再创新设计的一种方法和应用技术，可有 效提高产品的技术水平，缩短设计周期，增强产品竞 争力，是消化、吸收先进技术，进而创新和开发各种 新产品的重要手段。逆向工程作为吸收先进技术的一 种手段，使产品研制周期缩短百分之四十以上。掌握 逆向工程技术，对我国国民经济的发展、科学技术水 平的提高和企业快速响应市场能力的提升，具有重要 的工程意义。