机械创新设计 第六章 反求工程与创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 我国广州至深圳的高速列车就是引入日本子弹头机车的技 术后，对其进行分析研究，通过反求设计，进行局部的改进与 创新。2007年的运行过程中，列车时速已经达到250km/h，广 州至深圳的运行时间仅为45min。 佳木斯联合收割机厂，通过引进美国约翰迪尔的联合收割 机技术，经过反求研究，消化吸收，生产出我国自己的大型联 合收割机，结束了我国大型联合收割机全部依靠进口的历史。
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与
评价等。
造型设计，如3D动画影片的制作、3D游戏建模、多媒体
虚拟实境、广告动画等。
三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、
鉴定与复制
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机械创新设计—反求工程及创新设计
鞋楦的扫描和反求
复杂曲面的反求
汽车造型的扫描和反求 8
机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的分类 按产品的制造过程分 设计反求建立产品的CAD模型。 工艺反求产品所使用的材料、产品的加工工艺(制造工 艺、装配工艺)。 管理反求产品制造过程管理和质量控制。 按反求的目标分 实物反求建立产品的CAD模型。 技术资料反求加工的工艺规范、技术文档、质量管理 等。 影像反求影视画面。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
机械创新设计—反求工程及创新设计
第六章 反求工程及创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
创新概论 创新思维与创造原理 原理方案的创新设计 机构的创新设计 机械结构的创新设计 反求工程及创新设计 TRIZ理论与创新设计 仿生原理与创新设计 机械创新设计实例
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机械创新设计—反求工程及创新设计
第六章 反求工程及创新设计
反求工程是一个将逆向思维和移植创造原理应用于工程 实践的创新过程，是针对消化、吸收先进技术的一系列分析 方法和应用技术的组合。
反求工程是将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、 几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或 实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已 有产品进行解剖、深化和再创造的过程。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 特点 单边活动桥式结构，显著提高运动性 能，确保测量精度及稳定性。 三轴导轨均采用高精密天然花岗岩， 具有相同的温度特性及刚性。 三轴导轨均采用自洁式预载荷高精度 空气轴承，运动更平稳，导轨永不受磨损。 RENISHAW自粘开放式金属光栅尺， 更接近花岗岩基本的热膨胀系数，提高了 设备的稳定性。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 应用 主要用于机械、汽车、航空、军工、 家具、工具原型、机器等中小型配件、模 具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、 蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量， 还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可 以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精 密检测，从而完成零件检测、外形测量、 过程控制等任务。
反求工程的关键技术和设备 实物(产品)尺寸的三维测量技术。 测量数据的前处理技术，包括：测量数据的坏点、测量 误差的去除，多视图测量数据的整体拼接，冗余数据的 去除，测量数据的简化和优化等等。 测量数据的CAD反向建模技术，包括：测量数据的分割 和曲面拟合，被测实物的CAD模型重构技术等。 反求工程的接口技术，包括：测量数据与快速成形系统 的接口(STL文件)，测量数据与CNC设备的接口(DXF、 IGES、点云文件)，测量数据与CAD/CAM系统的接口 (DXF、IGES、STEP文件)，以实现与现有的制造设备、 CAD/CAE/CAM等软件的数据交换。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 日本SONY公司从美国引入在军事领域中应用的晶体管专 利技术后，进行反求研究，将其反求结果用于民用领域，开发 出晶体管半导体收音机，并迅速占领了国际市场，获得显著的 经济效益。 日本HONDA公司从世界各国引进500多种型号的摩托车 对其进行反求分析研究，综合其优点，研制出耗油少、噪声小、 成本低、性能好、造型美的新型本田摩托车，风靡全世界，垄 断了国际市场，为日本出口创汇做出了巨大贡献。 日本的钢铁公司从国外引进高炉、连铸、热轧、冷轧等钢 铁技术，几大钢铁公司联合组成了反求工程研究机构，经过消 化、吸收、改造和完善，建立了世界一流水平的钢铁工业。在 反求工程的基础上，创新设计出国产转炉，并向英、美等发达 国家出口，是日本一跃成为世界钢铁大国。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的发展 20世纪60年代出现。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为突出。 19451970年，引进国外先进技术(80％为专利、图纸)投 资60亿美元 (自行研制需1800~2000亿美元) 。 掌握每项技术需2~3年 (自行研制需12~15年) 。 60年代中期，机械工业研究经费16.9%用于引进，68.1% 用于消化、改造。 反求工程节省约2/3的研究时间，9/10的研究经费。 一些产品的设计是从实物模型开始的，如汽车设计、文物 的复制、建筑设计等。 计算机和信息技术的发展，促进了反求工程的发展，例如 快速成形技术、影视动画技术等。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的应用领域
新零件的设计，主要用于产品的改型或仿形设计。
已有零件的复制，再现原产品的设计意图，损坏或磨损
零件的还原。
数字化模型的检测，例如零部件形状变形检测、形状测
量、工业在线检测。
模具样品开发，如汽车、通讯产品、消费性电子产品及
相关零组件、运动器材、玩具、陶瓷、鞋模
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 主要功能 三坐标测量机是测量和获得尺寸数据 的最有效的设备之一，它可以代替多种表 面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂 的测量任务所需时间从小时减到分钟。三 坐标测量机能快速准确地评价尺寸数据， 为操作者提供关于生产过程状况的有用信 息。将被测物体置于三坐标测量空间，可 获得被测物体上各测点的坐标位置，根据 这些点的空间坐标值，经计算求出被测物 体的几何尺寸、形状和位置。
机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 我国广州至深圳的高速列车就是引入日本子弹头机车的技 术后，对其进行分析研究，通过反求设计，进行局部的改进与 创新。2007年的运行过程中，列车时速已经达到250km/h，广 州至深圳的运行时间仅为45min。 佳木斯联合收割机厂，通过引进美国约翰迪尔的联合收割 机技术，经过反求研究，消化吸收，生产出我国自己的大型联 合收割机，结束了我国大型联合收割机全部依靠进口的历史。
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与
评价等。
造型设计，如3D动画影片的制作、3D游戏建模、多媒体
虚拟实境、广告动画等。
三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、
鉴定与复制
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鞋楦的扫描和反求
复杂曲面的反求
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的分类 按产品的制造过程分 设计反求建立产品的CAD模型。 工艺反求产品所使用的材料、产品的加工工艺(制造工 艺、装配工艺)。 管理反求产品制造过程管理和质量控制。 按反求的目标分 实物反求建立产品的CAD模型。 技术资料反求加工的工艺规范、技术文档、质量管理 等。 影像反求影视画面。
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第六章 反求工程及创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
创新概论 创新思维与创造原理 原理方案的创新设计 机构的创新设计 机械结构的创新设计 反求工程及创新设计 TRIZ理论与创新设计 仿生原理与创新设计 机械创新设计实例
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第六章 反求工程及创新设计
反求工程是一个将逆向思维和移植创造原理应用于工程 实践的创新过程，是针对消化、吸收先进技术的一系列分析 方法和应用技术的组合。
反求工程是将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、 几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或 实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已 有产品进行解剖、深化和再创造的过程。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 特点 单边活动桥式结构，显著提高运动性 能，确保测量精度及稳定性。 三轴导轨均采用高精密天然花岗岩， 具有相同的温度特性及刚性。 三轴导轨均采用自洁式预载荷高精度 空气轴承，运动更平稳，导轨永不受磨损。 RENISHAW自粘开放式金属光栅尺， 更接近花岗岩基本的热膨胀系数，提高了 设备的稳定性。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 应用 主要用于机械、汽车、航空、军工、 家具、工具原型、机器等中小型配件、模 具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、 蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量， 还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可 以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精 密检测，从而完成零件检测、外形测量、 过程控制等任务。
反求工程的关键技术和设备 实物(产品)尺寸的三维测量技术。 测量数据的前处理技术，包括：测量数据的坏点、测量 误差的去除，多视图测量数据的整体拼接，冗余数据的 去除，测量数据的简化和优化等等。 测量数据的CAD反向建模技术，包括：测量数据的分割 和曲面拟合，被测实物的CAD模型重构技术等。 反求工程的接口技术，包括：测量数据与快速成形系统 的接口(STL文件)，测量数据与CNC设备的接口(DXF、 IGES、点云文件)，测量数据与CAD/CAM系统的接口 (DXF、IGES、STEP文件)，以实现与现有的制造设备、 CAD/CAE/CAM等软件的数据交换。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 日本SONY公司从美国引入在军事领域中应用的晶体管专 利技术后，进行反求研究，将其反求结果用于民用领域，开发 出晶体管半导体收音机，并迅速占领了国际市场，获得显著的 经济效益。 日本HONDA公司从世界各国引进500多种型号的摩托车 对其进行反求分析研究，综合其优点，研制出耗油少、噪声小、 成本低、性能好、造型美的新型本田摩托车，风靡全世界，垄 断了国际市场，为日本出口创汇做出了巨大贡献。 日本的钢铁公司从国外引进高炉、连铸、热轧、冷轧等钢 铁技术，几大钢铁公司联合组成了反求工程研究机构，经过消 化、吸收、改造和完善，建立了世界一流水平的钢铁工业。在 反求工程的基础上，创新设计出国产转炉，并向英、美等发达 国家出口，是日本一跃成为世界钢铁大国。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的发展 20世纪60年代出现。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为突出。 19451970年，引进国外先进技术(80％为专利、图纸)投 资60亿美元 (自行研制需1800~2000亿美元) 。 掌握每项技术需2~3年 (自行研制需12~15年) 。 60年代中期，机械工业研究经费16.9%用于引进，68.1% 用于消化、改造。 反求工程节省约2/3的研究时间，9/10的研究经费。 一些产品的设计是从实物模型开始的，如汽车设计、文物 的复制、建筑设计等。 计算机和信息技术的发展，促进了反求工程的发展，例如 快速成形技术、影视动画技术等。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的应用领域
新零件的设计，主要用于产品的改型或仿形设计。
已有零件的复制，再现原产品的设计意图，损坏或磨损
零件的还原。
数字化模型的检测，例如零部件形状变形检测、形状测
量、工业在线检测。
模具样品开发，如汽车、通讯产品、消费性电子产品及
相关零组件、运动器材、玩具、陶瓷、鞋模
反求工程的关键技术和设备 工业级数控三坐标测量机 主要功能 三坐标测量机是测量和获得尺寸数据 的最有效的设备之一，它可以代替多种表 面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂 的测量任务所需时间从小时减到分钟。三 坐标测量机能快速准确地评价尺寸数据， 为操作者提供关于生产过程状况的有用信 息。将被测物体置于三坐标测量空间，可 获得被测物体上各测点的坐标位置，根据 这些点的空间坐标值，经计算求出被测物 体的几何尺寸、形状和位置。