赵起超
摘要：智能制造的快速推进，数字化设计与制造工具系统的广泛应用，专业定制式服务型制造的发展方向将成为主流，CAD (计算机辅助设计)、CAM (计算机辅助制造)、CAE (计算机辅助模拟仿真分析)、 CAPP (计算机辅助工艺过程设计)等工具的运用已经成为生产设计员工的最基本能力要求。逆向工程技术在许多领域都有着广泛的需求，这是一项 创新性、实用性和綜合性很强的技术，它所具备的低成本、 短研发周期，容易改型、创新的优势会日渐明显，为将来专 业定制式服务型制造提供有力的支持，该技术必将成为现代 工业设计师实现产品造型设计的重要方法之一。这对现代机械 专业的人才培养提出新的要求，一些传统岗位在生产中的作用将逐渐弱化，甚至消失，而数字化建模、数据 采集员、逆向造型、3D打印、精密测量与检验岗位越显重要 。
关键词：逆向工程技术; 形状
引言
“ 数据工程师”加速取代传统“熟练工种”。 在这样一个大环境的背景下，逆向工程技术在产品设计制造过程中的作用会越显重要。
1逆向工程技术的定义
所谓逆向工程技术，是指采用一些测量与工程分析的 手段，从实物样件中获取数字模型数据，进而开发设计同 类产品先进技术。它是一种先进的设计方法，是从实物模 型到电子模型或从一个理论概念反向推理、挖掘、优化的 系统过程，其意义体现在逆向反求的过程中接纳先进的设计思想和制造理念，进而实现产品设计上的创新，这对于 我国科技进步和制造业的发展具有更为重要的作"。
2逆向工程技术的分类
我们根据反求的数据进行划分主要包括有:形状反 求、工艺反求和材料反求等几个方面。 几何反求就是根据实物样品的表面轮廓的数字化信息 反求出样件的CAD模型。用专业的三维扫描仪进行高速精 准的扫描(根据需要，同样可以对其内部零件进行扫描) 后，就能得到精确的产品三维数据，对这些数据进行一些 处理，再导入到专门的软件中就可以对这个模型数据进行 CAD模型重构，从而得到样件的三维实体模型。有了三维实体模型就可以直接进行产品制造或模具制 作，更重要的是可以对原产品进行仿型或改型，由此创新 设计出新的产品。工艺反求与材料反求主要是对产品的制造工艺及使用材料进行推理，从而得到产品的制作方法。如历史文物 (如:洛阳龙门石窟)常年风吹日晒，出土后容易发生风 化而遭破坏。利用逆向工程技术定期对其进行测量扫描， 把表面数据输入计算机进行模型重构，对使用材料进行化 学分析，从而推理得出文物的制作方法，就能制定相应的 保护措施，或者进行相应的修复，使其恢复原貌 。
3逆向工程在机械行业体系中的应用
逆向工程专门为制造业提供了一个全新而高效的重新 构建模型手段，实现从实物到数字模型的直接转换。目前 已广泛应用于新产品的开发、模具的设计、产品的仿制和 改型设计、旧零件的还原与修复等许多方面。
3.1新产品开发领城
在工业设计里，一些对产品外观有特别要求的产品, 为了使产品朝着美观化、艺术化的方向发展。
在汽车、飞 机等产品的外形设计中，产品几何外形通常不是应用CAD 软件直接设计的，而是首先由外形设计师使用油泥、木模 或泡沫塑料做成产品的比例模型，易于从审美角度评价并 确定产品的外形，设计师这些模型产品进行评估，然后对 它进行风阻实验，满足产品对空气动力学等的要求，逐渐 完善确定最终方案，此类产品通常是由复杂的自由曲面拼 接而成的，最终要借助逆向工程，转换为产品的三维CAD 模型及其模具。这样大大缩短了汽车、飞机整体开发 的周 期，提高了生产效率。
3.2模具制作领域
在传统模具制造中经常需要通过反复试冲和修改模具 型面方可得到最终符合要求的模具。逆向工程技术在快速 模具制造中的应用主要体现在两个方面:一是以样本模具 为产品对象。对已符合要求的模具进行测量，重建其数字 化模型，并在此基础上生成加工程序。这样可以提高模具 的生成效率，降低模具的制造成本。另一种情况是以实物 零件为对象，逆向反求其几何CAD模型，并在此基础上进 行模具设计，可大大减少修模量。因此，逆向工程在改型 设计方面可发挥正向设计不可替代的作用。
3.3产品的仿制和改型设计
目前基于实物的逆向工程应用最广的还是进行产品复制 和仿制，尤其是外观设计产品。逆向工程在产品开发领域的 应用，大大提高了产品开发的速度，对现有产品进行数字化 扫描，完成实物的3D重建后，就可以对它进行仿制与改型设 计，通过3D打印就能得到产品的实物原形，通过NC加工就 能快速地制造出模具,最终注塑得到所需的产品，这个过程 已经成为我国许多企业的产品开发及生产模式。
3.4损坏或磨损零件的还原 利用
逆向工程技术可从破损的零部件中提取出相应的 特征或特征参数，进行自主设计开发，或从表面数据中获 取特征信息对损坏的零件表面进行还原和修补。由于被测 零件表面的磨损，损坏等因素，会造成测量误差，这就要 求逆向工程系统具有推理和判断能力。例如，对称性、标 准尺寸、平面间的平行和垂直等特性。最后可根据还原的 模型数据加工出零件。
3.5工艺艺术品复制
对有价值的艺术品进行复制，特别是那些考古文物进 行仿制与修复有着深远的意义。这是一个端砚大师的手工 制作的作品，这类的手工作品很多是孤品，不利于推广应 用，现在我们用逆向工程技术把它数字化，得到它的三维 数据模型，这样有利于这个艺术品进行推广与仿制。
4结束语
智能制造的快速推进，数字化设计与制造工具系统的广泛应用，专业定制式服务型制造的发展方向将成为主流。逆向工程技术在许多领域都有着广泛的需求，这是一项 创新性、实用性和綜合性很强的技术，它所具备的低成本、 短研发周期，容易改型、创新的优势会日渐明显，为将来专 业定制式服务型制造提供有力的支持，该技术必将成为现代 工业设计师实现产品造型设计的重要方法之一。相信随着人 们对它认识的不断加深，逆向工程技术将会得到飞跃的发 展，它必将在更多领域里得到更广阔的应用空间。
参考文献
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