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逆向工程

/reverse engineering/
条目作者梁雪梅

梁雪梅

最后更新 2023-01-17
浏览 335
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根据已有实物产品或模型,规划测量方案,得到测量数据,建立实物的数字化模型技术。

英文名称
reverse engineering
所属学科
航空宇航科学与技术

目的是依据这些数字化模型,制造出与实物一致的产品。逆向工程是对产品设计过程的一种描述。一般的产品设计过程是:设计人员首先构思产品的外形、性能、大致的技术参数等,然后通过图纸或计算机辅助设计(CAD)技术建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入到制造流程中去,完成产品的整个设计制造过程。这样的产品设计过程称为“正向设计”过程。与此相反,逆向工程产品设计是根据已经存在的产品模型,反向推出产品设计数据,包括设计图纸和数字模型的过程。

早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的应用。随着计算机技术在制造领域的广泛应用,特别是数字化测量技术的快速发展,基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取物体表面数据,利用逆向工程CAD技术获得产品的CAD数学模型,进而利用计算机的辅助制造(CAM)系统完成产品的制造是逆向工程的主要需求。

逆向工程技术的主要研究内容包括:①数字化测量技术。进行满足构建产品数学模型的测量规划技术,通过对产品几何形状、制造工艺、精度要求、测量工具技术参数等进行分析,选择合适的测量工具和工具数量,合理布置测量点或者测量区域,规划测量顺序和测量数据格式,使测量数据满足数字化建模的需求。合理的测量规划是顺利进行模型重建的基础和保证,测量规划要考虑的是用最少的数据、最简单和经济的测量方法重建出满足精度要求的模型。②测量数据处理技术。逆向工程中的关键环节,它的结果将直接影响后期模型重构的质量。包括数据预处理技术,需研究对测量数据进行噪声点去除、测头半径补偿、数据分块等技术;为使测量数据具备完整性,需对测量数据进行数据多视拼合、补测数据的融入等处理;数据分区和特征识别,根据产品特点对测量数据分区,识别出球、圆柱、圆锥等规则的几何特征;数据优化,压缩不必要的曲面片内的数据点,减少后期计算量;三角化计算,将测量点云处理为相互邻接的三角片,为曲面造型奠定基础;曲面重构,处理散乱点,建立网格和进行网格的抛分和优化,建立曲面。

逆向工程在工业和医学等领域有广泛的应用,如基于实物模型的产品外形设计,对现有产品的局部修改,对无法得到图纸或数模的已有产品数字化、对磨损或损坏产品的复原,工业产品无损探伤重构产品的内部构造,医学模型制作等。利用逆向工程技术可以使现代企业充分利用已有的设计制造成果和数字化设计制造,提高产品的快速响应能力,丰富几何造型方法和产品设计手段,为企业带来技术经济效益。

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