关于反求工程.ppt

基本介绍 反求工程(Reverse Engineering)这一术语起源于20世纪60年代,但对它从工程的广泛性去研究,从反求的科学性进行深化还是从20世纪90年代初刚刚开始.反求工程类似于反向推理,属于逆向思维体系.它以社会方法学为指导,以现代设计理论,方法,技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验,知识和创新思维,对已有的产品进行解剖,分析,重构和再创造,在工程设计领域,它具有独特的内涵,可以说它是对设计的设计。 反求工程技术是测量技术,数据处理技术,图形处理技术和加工技术相结合的一门结合性技术.随着计算机技术的飞速发展和上述单元技术是逐渐成熟,近年来在新产品设计开发中愈来愈多的被得到应用,因为在产品开发过程中需要以实物(样件)作为设计依据参考模型或作为最终验证依据时尤其需要应用该项技术,所以在汽车,摩托车的外形覆盖件和内装饰件的设计,家电产品外形设计,艺术品复制中对反求工程技术的应用需求尤为迫切。 反求工程出现和发展的时代背景 二次大战中，几十个国家卷入战祸，饱受战争创伤。特别是战败国，在二战结束后，急于恢复和振兴经济。日本在60年代初提出科技立国方针：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出。为要国产化的改进，迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计(Inverse Design)或反求工程(Inverse Engineering)，这两者是同一内涵，仅是不同国家的不同提法。发展到现在，己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，反求工程的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和开发各种新产品奠定了良好基础。 　　实际上，任何产品问世，包括创新、改进和仿制的，都蕴含着对已有科学、技术的继承和应用借鉴。因而反求思维在工程中的应用已源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的。 　　 反求工程研究内容 反求工程技术的研究对象多种多样,所包含的内容也比较多,主要可以分为以下三大类: ①实物类：主要是指先进产品设备的实物本身。如我们大二时的测绘课程。 　 ②软件类：包括先进产品设备的图样,程序,技术文件等。如CF网络游戏，就是反求设计CS单机游戏而开发的。　　 ③影像类：包括先进产品设备的图片,照片或以影像形式出现的资料。 反求工程相关技术 1 实物原型的数字化技术 　　 实物样件的数字化是通过特定的测量设备和测量方法，获取零件表面离散点的几何坐标数据的过程。随着传感技术、控制技术、制造技术等相关技术的发展，出现了各种各样的数字化技术，如图所示。 反求工程相关技术 2数据点云的预处理技术 以上获得的数据一般不能直接用于曲面重构，因为：1)对于接触式测量，由于测头半径的影响，必须对数据点云进行半径补偿；2)在测量过程中，不可避免会带进噪声、误差等，必须去除这些点；3)对于海量点云数据，对其进行精简也是必要的。包括：半径补偿 、数据插补、数据平滑、点云数据精简、不同坐标点云的归一化 反求工程相关技术 3 三维重构基本方法 复杂曲面的CAD重构是逆向丁程研究的重点。而对于复杂曲面产品来说，其实体模型可由曲面模型经过一定的计算演变而来，因此曲面重构是复杂产品逆向工程的关键。包括：多项式插值法、双三次Bspline法、Coons法、三边Bezier曲面法、BP神经网络法、 反求工程相关技术 4 曲线曲面光顺技术 在基于实物数字化的逆向工程中，由于缺乏必要的特征信息，以及存在数字化误差，光顺操作在产品外形设计中尤为重要。根据每次调整的型值点的数值不同，曲线/曲面的光顺方法和手段主要分为整体修改和局部修改。光顺效果取决于所使用方法的原理准则。方法有：最小二乘法、 能量法回弹法、 基于小波的光顺技术 反求工程的四个阶段 第一步: 零件原形的数字化 　　 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。 　　 第二步: 从测量数据中提取零件原形的几何特征 　　 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。 　 第三步: 零件原形CAD模型的重建 　　 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。 　　 第四步: 重建CAD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的要，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的逆向工程设计要求。 反求工程应用领域 反求工程（逆向工程）是近