逆向工程及其关键技术
逆向工程技术在制造业中的应用
逆向工程技术在制造业中的应用逆向工程技术是一个非常关键的技术，因为它可以用来分析和
重现产品，使得制造商能够迅速生产出新产品或改进现有产品，
加快产品开发的速度，节省生产成本。在这篇文章中，我们将探
讨逆向工程技术在制造业中的应用。
1. 逆向工程技术是什么
逆向工程是指将产品进行反向分析和研究的过程，以了解产品
的设计、材料和制造工艺。逆向工程技术可以采用多种方法，包
括三维扫描、计算机辅助设计和可视化技术等。逆向工程技术还
可以用于产品的再制造和维护，从而提高产品的寿命和性能水平。
2. 逆向工程技术在制造业中的应用
逆向工程技术在制造业中有广泛的应用。以下是其中几个重要
的应用领域。
2.1. 产品设计和开发
逆向工程技术可以用来分析并了解市场上现有产品的设计和性能，从而更好地确定产品的设计目标和开发方向。逆向工程技术还可以帮助制造商减少产品的试错周期和制造成本，提高产品的质量和性能。
2.2. 制造工艺分析
逆向工程技术可以用来分析并了解产品的制造工艺，包括材料的选择和加工工艺等。通过分析产品制造过程和材料使用情况，制造商可以寻找提高效率和降低成本的机会，优化生产线和制造流程。
2.3. 零部件制造和再制造
逆向工程技术可以用于制造和再制造零部件，将原产品的零部件重新制造或替换，改善产品的性能和寿命。逆向工程技术还可以用于维护旧产品和废旧物品，在确保环境安全的前提下，将废弃物品重新利用起来。
3. 逆向工程技术的优势
逆向工程技术在制造业中具有许多优势，以下是其中几个。
3.1. 提高效率和降低成本
逆向工程技术可以帮助制造商更快地生产和改进产品，从而提高生产效率和降低制造成本。逆向工程技术还可以帮助制造商更好地理解产品的设计和材料，从而精细制造，避免产品浪费。
逆向工程的现状及发展前景
逆向工程也称反求工程或者反向工程，是根据已存在的产品或者零件原型构造产品或者零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。
(1)设计前的准备工作。设计之前应确定设计的整体思路，对实物模型进行系统的分析，划分出模型的特征区，确定模型的基本构成形状的曲面类型，这些关系到相关软件的选择和软件模块的确定。
(2)零件原形的数字化。根据测量对象的特点确定扫描方法以及扫描设备，利用 3D 扫描测量设备来获取零件实物表面点的三维坐标值。
(3)提取零件的几何特征。按测量数据的几何属性对其进行分割，分割方法普通可分为两类，一类是基于边界分割法，一类是基于区域分割法。区域分割法将相似几何特征的点划为同一区域，具有明确的几何意义，是较为常用的分割方法。
(4)零件 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，并通过表面片的拼接获取零件实物表面的 CAD 模型。
(5)重建 CAD 模型的检验与修正。由于测量得到的数据点往往 存在一些数字误差，所以需要对曲面或者曲线进行光顺处理，提高曲面 质量。此外还要检验重建的 CAD 模型是否满足精度或者其他试验性能 指标的要求，对不满足要求的应进行适当的调整修改，直至达到零件 的标准
接触式三坐标测量机(Coordinate Measure Machine ，CMM)可 谓接触式测量的代表。接触式三坐标测量机通常是基于受力变形的原 理，通过探头测取三维几何坐标数据。 操作者事先设计规划好测量途 径与方式，三坐标测量机便会按照所指定的路径测取三维几何坐标数 据。普通来说，接触式三坐标测量机测量较稳定，易于定位，测量精 坐标测量机
逆向工程模型重构关键技术及应用
逆向工程模型重构关键技术及应用
逆向工程模型重构是一种将已有的软件系统进行分析、理解和改进的
技术。它可以帮助开发人员在不破坏原有系统的情况下，对其进行优
化和改进。本文将介绍逆向工程模型重构的关键技术及其应用。
一、逆向工程模型重构的关键技术
1. 代码分析技术
代码分析技术是逆向工程模型重构的核心技术之一。它可以通过对代
码的分析，找出代码中的问题和潜在的风险，并提出相应的改进方案。代码分析技术包括静态分析和动态分析两种方法。静态分析是指在不
运行程序的情况下，对程序进行分析。动态分析则是在程序运行时，
对程序进行分析。
2. 代码重构技术
代码重构技术是逆向工程模型重构的另一个关键技术。它可以通过对
代码的重构，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。代码重构技
术包括代码重构原则、代码重构方法和代码重构工具等方面。
3. 模型重构技术
模型重构技术是逆向工程模型重构的另一个重要技术。它可以通过对系统的模型进行重构，提高系统的可理解性和可维护性。模型重构技术包括模型重构原则、模型重构方法和模型重构工具等方面。
二、逆向工程模型重构的应用
1. 代码优化
逆向工程模型重构可以帮助开发人员对代码进行优化。通过对代码的分析和重构，可以找出代码中的问题和潜在的风险，并提出相应的改进方案。这样可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，从而提高系统的性能和稳定性。
2. 系统重构
逆向工程模型重构可以帮助开发人员对系统进行重构。通过对系统的模型进行重构，可以提高系统的可理解性和可维护性。这样可以降低系统的维护成本和风险，从而提高系统的可靠性和稳定性。
逆向工程基本概念
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逆向工程基本概念
3、逆向工程的关键技术
1、反求对象的数字化方法与技术
反求对象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。即样件表面的数据采集，使反求 工程CAD缄默的首要环节。数据采集要求 高效、高精度。
2、三维模型重构技术
所谓三维模型重构技术，就是根据所采集
从实物原型的数据采集、点云数据的处理
和实体建漠三个方面描述逆向工程的实现
过程。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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逆向工程基本概念
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逆向工程基本概念
一、逆向工程的基本概念和 关键技术
1、逆向工程的概念 2、逆向工程的基本步骤 3、逆向工程的关键技术
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逆向工程基本概念
1、逆向工程的概念
传统的产品实现通常是从概念设计到 图样，再制造出产品，我们称之为“正向 设计”，是一个“从无到有”的过程。而 产品的逆向工程是按照产品的引进、消化 、吸收与创新的思路，以“实物-原理-功能 -三维重构-再设计”框架进行工作，是一种 逆向思维的工作过程，是一个“从有到无 ”的过程。
中国逆向工程成功案例
中国逆向工程成功案例
近年来，中国在逆向工程领域取得了许多成功的案例。以下是10个具有代表性的中国逆向工程成功案例：
1. C919大型客机：中国自主研发的C919大型客机是中国航空工业迈向高端制造业的里程碑。该项目在设计和制造过程中采用了大量的逆向工程技术，通过对国外同类飞机的分析和研究，成功实现了对关键技术的逆向创新。
2. 导弹技术：中国的导弹技术在逆向工程方面取得了显著进展。通过研究和分析国外导弹系统，中国成功地实现了对多种类型导弹的逆向工程，提升了自己的导弹技术水平。
3. 汽车制造：中国汽车制造业在逆向工程方面也有许多成功案例。比如，中国企业通过逆向工程技术成功实现了对国外先进汽车的模仿和创新，推动了中国汽车产业的发展。
4. 电子产品：中国电子产品制造业也在逆向工程方面取得了一系列成功案例。通过对国外先进电子产品的逆向分析和研究，中国企业成功实现了对关键技术的逆向创新，提升了自己的产品竞争力。
5. 石油化工装备：中国石油化工装备制造业在逆向工程方面也有不少成功案例。通过对国外同类装备的逆向研究和创新，中国企业成功实现了关键技术的突破，推动了石油化工装备制造业的发展。
6. 高铁技术：中国在高铁技术领域也有不少逆向工程的成功案例。通过对国外高铁技术的逆向分析和研究，中国成功实现了高铁技术的自主创新，成为全球高铁技术的重要竞争者。
7. 通信设备：中国通信设备制造业在逆向工程方面也有许多成功案例。通过对国外通信设备的逆向研究和创新，中国企业成功实现了对关键技术的突破，推动了通信设备制造业的发展。
逆向工程关键技术
逆向技术
产品 实物
数字 测量
数据 处理
三维 重构
坐标 配准
误差 分析
设计 数据
CAD 模型
误差分析
影响误差的主要要素： （1）产品原型误差 （2）数据采集误差 （3）曲面重构时产生的 误差 （4）模型配准误差
逆向技术
误差分析——产品原型误差
逆向技术
由于逆向工程是根据实物原型来重构模型的，但原产品在制造 时会存在制造误差，使实物几何尺寸和设计参数之间存在偏差，如 果原型是使用过的还存在磨损误差。
2.2逆向工程工作流程
点数据 体素
三维测量
数据处理
建构曲 线曲面
实物样件
CAM系统 NC编程
三维 重构
几何模型
STL 分层 RP 制造
RP-快速成形系统
图1.1 逆向工程体系结构图
2.3逆向工程软硬件
测量设备 逆向设计软件
接触式三坐标测量仪
非触式三坐标测量仪
工业CT测量机
逆向工程软件：Imageware、Raindrop、Geomagic Studio、Paraform、 ICEM Surf、Copy CAD 等 CAD/CAM系统类似模块，UG—Unigrahics、 ProE—Pro/SCAM、 Cimatron90—PointCloud等
点云图
三维模型
逆向工程关键技术
１。３逆向工程中的关键技术
1、3。1 数据采集技术
目前,用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样,其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个特别重要的问题。不同的测量方式,不但决定了测量本身的精度、速度和经济性,还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。依照测量探头是否和零件表面接触,逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上能够分为接触式(Contact)和非接触式(Noｎ—contact)两种。
接触式包括三坐标测量机(Coordｉｎate ＭeasurｉnｇＭａchinｉng,ＣＭM)和关节臂测量机;而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围,具体选用何种测量方法和数据处理技术应依照被测物体的形体特征和应用目的来决定、目前,还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法、各种数据采集方法分类如图1、3所示、
在接触式测量方法中,CMM是应用最为广泛的一种测量设备;ＣMM通常是基于力-变形原理,通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形,检测出接触点的三维坐标,按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特别要求,可达到特别高的测量精度(±0、5μｍ),对物体边界和特征点的测量相对精确,关于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效、主要缺点是效率低,测量过程过分依赖于测量者的经验,特别是关于几何模型未知的复杂产品,难以确定最优的采样策略与路径、
反求工程及其关键技术概述
反求工程及其关键技术概述
逆向工程(Reverse Engineering)，又称反求工程或反求设计，是将已有产品模型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，是对已有设计的设计。其目的是为了改善技术水平，缩短产品生产周期，提高生产率，增强经济竞争力。
在科学技术高速发展的今天，世界范围内新的科技成果层出不穷，它们为发展生产力、推动社会进步做出了杰出的贡献。中国在机械工程领域起步较晚，基础较为薄弱，因此充分地、合理地利用这些科技成果，更快的获得世界上较为先进的技术成果。反求工程的应用对于我国科技进步，推动经济建设和发展有着重要的现实意义。
在我国最早提出“反求工程”概念并倡导推广的学者是著名的科学学专家夏禹龙、刘吉、冯之浚、张念椿等。早在1983 年第三次全国科学学和科技政策学术讨论会上他们就提出了“反求工程”的概念。近20 多年来，随着数字技术的快速发展和应用，给反求工程提供了前所未有的技术手段，直接导致反求工程的实践水平越来越高，反求工程的研究成果也越来越多，与之相配套的各种技术手段也趋于成熟。
反求工程的关键技术包括数据采集、数据处理，模型重建、模型精度分析等。为了更加全面的了解当今我国学者在各个领域所取得的进展，我选读了2010年至2011年所发表的部分论文，并将读后收获记录如下。
一、数据采集方面
数据采集即获取实体模型的几何参数，是反求工程CAD建模的首要环节。对自由曲面零件的测量是实现数据采集的有效手段。根据被测物的CAD模型是否已知，可将自由曲面的测量分为CAD模型已知的测量和CAD模型未知的测量。这两种测量的目的不同，测量的策略也有所不同：前者主要是为了检验和保证产品的精度要求；而后者主要是根据测量所获得的零件表面的测点数据实现曲面重建，以便利用CAD/CAM技术进行模型修改、零件设计、数控加工指令的生成及误差分析等处理。
逆向工程的关键步骤及主要技术
逆向工程的关键步骤及主要技术
2011-02-27 10:28:16 作者:SystemMaster 来源: 文字大小:[大][中][小]
0前言
逆向工程技术Reverse Engineering)．是20世纪80年代后期出现在先进制造领域里的新技术。与传统的“产品概念设计一产品CAD模型一产品(物理模型)”的正向工程不同，逆向工程首先对实物原型进行数据采集，经过数据处理和曲面重构等过程，构造出实物的三维模型，然后再对原型进行复制或在原型基础上进行再设计，实现创新。
1 数据采集
实物的数字化是逆向工程实现的初始条件，是数据处理、模型重建的基础。该技术的好坏直接影响对实物(零件)描述的精确度和完整度，影响数字化实体几何信息的进度。进而影响重构的CAD曲面和实体模型的质量，最终影响整个逆向工程的进度和质鼍。所以，数字化测量方法的选择和研究对逆向工程至关重要。根据测量的方式不同，可以将三维测量设备分为接触式和非接触式两大类型。
1．1接触式数据采集
接触式数据采集方法是用机械探头接触表面，机械臂关节处的传感器确定相对坐标位置。最常见也是应用最广泛的接触式数据采集方法是三坐标测量机．当探针沿被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使探针发生形变．这种形变触发测量传感器将测到的信号反馈给测量控制系统．经计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。
一般来说．三坐标测量机可以对被测物体边界精确测量．同时不受被测物体表面颜色和色泽的限制。其主要缺点是速度慢、效率低，摩擦力和弹性变形易引起被测件变形产生测量误差。对微细部分的测量收到限制，不适于对软质材料或薄型实体的测量。另外。探头有一定的半径，不能直接测出实体表面的坐标值，需要进行半径补偿。
精选逆向工程及快速成型技术
• (7)实物尺寸的三维测量技术
•
下图是三坐标测量机---CMM
• 逆向工程软件能直接接收来自测量设备的产品 数据，通过必要的编辑和功能处理，生成复杂的 三维曲线或曲面模型，匹配上标准的数据格式后， 将这些曲线、曲面数据传输到合适的CAD/CAM系 统中，经过反复修改后，完成最终的产品造型。
• 常用的你先工程软件大致可分为三类：
• 一、逆向工程应用
•
• 逆向工程的应用相当广泛，有模具制造业、 玩具业、游戏业、电子业、鞋业、高尔夫 球业、艺术业、医学工程及产品造型等方 面。
• 具体应用：
• （1）在对产品外形的美学有特殊要求的领域 • （2）零件没有技术文件或技术文件不完整时 • （3）设计的产品需要通过实验测试才能定型时 • （4）模具行业 • （5）很难表达的几何形状 • （6）新产品的开发 • （7）文物艺术品的修复 • （8）快速原型制造
•
数据预处理是逆向工程CAD建模的关键环节，
它的结果将直接影响后期重建模型的质量。预处
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，冗杂数据的去除， 测量数据的简化和优化。
• (3)数据分块与曲面重构
• 数据分块是为曲面重构服务的，曲面重构也是 逆向工程的关键环节，其目的是要构造出满足精 度、光顺性以及相邻的曲面光滑拼接的曲面模型。
逆向工程关键技术研究及应用
逆向工程关键技术研究及应用
摘要：逆向工程是一项计算机辅助设计的新技术，它是在现有产品数字化基础上进行设计创新的，其关键技术主要包括：实物数字化、数据预处理、三维模型重建等。本文总结了国内外的逆向工程技术研究现状，对其关键技术进行了研究，并概括了目前逆向工程在设计中的应用情况，最后对逆向工程存在的问题进行了讨论。
一、绪论
计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等各项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。
作为计算机辅助设计的一项具体应用，逆向工程是近些年发展起来的消化、吸收先进技术的一系列分析方法及应用价值的组合。传统的正向设计从实际需求出发得出产品的概念，进一步建立与之相符的CAD模型，通过一系列手段得到产品的实物模型。相对于传统正向设计，逆向工程的过程采用了通过测量实际物体的尺寸并将其制作成CAD模型的方法，真实的对象可以通过如三坐标测量仪(Coordinate Measure Machine，CMM)，激光扫描仪，结构光源转换仪或者x射线断层成像这些3D扫描技术进行尺寸测量，然后通过后续处理进而得到3D模型。概括地说，逆向工程是由产品样件到数字化模型的过程，相比于传统的正向设计，
逆向工程关键技术研究及误差因素分析
逆向工程关键技术研究及误差因素分析
摘要：近十几年来，随着测量技术、计算机软、硬件技术的发展，有别于传统
正向工程的一门新技术正在蓬勃兴起，即逆向工程RE。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向，即通过测绘及数据分析，实现产品实
物CAD模型的重建，称为实物逆向工程。本文主要对逆向工程技术和误差因素进
行了简要的分析。
关键词：逆向工程；关键技术；误差因素；分析
1、逆向工程技术
数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标
数据，在此基础上进行复杂曲面的建模、改进及设计，最终实现产品逆向制造。
因此，高效、高精度地实现实物表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键
技术。
目前，逆向工程使用的测量工具可根据方式的不同分为接触方法和非接触方法。接触方法和非接触方法根据原理不同又分为不同的形式。如表所示。
逆向工程使用的测量工具分类
①接触式测量接触式数据采集通常使用三坐标测量机，测量时可根据实物的
形状选择不同的测量探头，采用接触移动的形式采集并记录实物表面轮廓的坐标
数据。
由于测量探头的限制，无法测量零件的细小特征；由于必须接触测量，不能
测量易碎、易变形的零件。同时，接触测量时探头与零件表面接触，测量速度慢，测量后需要进行测量探头补偿，因此工作效率较低。
②非接触式测量非接触式数据采集主要运用光学原理进行数据的采集，主要
包括激光三角形法、激光测距法、结构光法和图像分析法等。
非接触式测量数据采集方式速度快、精度较高，获得的数据点云信息量大，
能最大限度地反映被测零件表面的真实形状。同时，排除了接触测量时由于摩擦
逆向工程关键技术
逆向工程关键技术
简介
逆向工程是指通过对现有的产品、系统或技术进行分析、
拆解和研究，以从中获取和理解相关的技术和设计信息的过程。逆向工程在多个领域中发挥着重要的作用，例如软件开发、安全研究和产品竞争分析。本文将介绍逆向工程的关键技术。
静态分析
静态分析是逆向工程中常用的一种方法。它通过对程序的
源代码或二进制文件进行分析，来理解程序的结构和功能。静态分析的关键技术包括以下几点：
1.反编译：反编译是将二进制文件转换为高级语言代
码的过程。通过反编译，可以获取程序的算法和逻辑。有
许多反编译工具可用于不同的平台和文件格式。
2.代码审计：代码审计是对程序代码进行详细的检查
和分析，以发现潜在的漏洞和安全问题。通过审计代码，
可以找到存在的安全隐患，并提出相应的修复措施。
3.符号执行：符号执行是一种自动化的测试技术，它
通过对程序代码的所有可能路径进行推理和分析，来发现
程序中的漏洞和错误。符号执行可以帮助开发人员更好地
理解程序的行为和逻辑。
动态分析
动态分析是逆向工程中另一种常用的方法。它通过执行程
序并观察其行为和输出来获取相关信息。动态分析的关键技术包括以下几点：
1.调试器：调试器是一种工具，可用于执行和调试程
序。通过调试器，可以在程序运行时暂停程序的执行，观
察程序状态和变量的值，帮助理解程序的内部逻辑和行为。
2.运行时监视：运行时监视是一种技术，它可以在程
序运行时监视程序的行为和输出。通过运行时监视，可以
收集程序的运行日志、内存使用情况、函数调用关系等信
息，来深入了解程序的执行过程。
3.逆向调试：逆向调试是一种结合调试器和动态分析
逆向工程模型重构关键技术及应用
逆向工程模型重构关键技术及应用
1. 应用背景
逆向工程是指通过对已有产品或系统进行逆向分析，以获取其设计原理、内部结构和工作机制的过程。逆向工程模型重构是逆向工程的一种应用，它将逆向分析得到的结果，通过重新设计和实现，生成一个新的、具有相似功能和性能的模型。这种方法可以用于改进现有系统、优化设计、提高性能等多个领域。
2. 应用过程
逆向工程模型重构一般包括以下几个关键步骤：
步骤一：获取原模型
首先，需要获取原始模型或产品，这可以通过多种方式实现。例如，可以购买市场上已有的产品进行分析；也可以通过网络搜索、技术调研等方式找到相关信息，并根据这些信息制作一个类似的产品。
步骤二：逆向分析
在获得原始模型后，需要对其进行逆向分析。这一步骤通常包括以下几个方面：•物理拆解：将原始模型进行物理拆解，了解其中各个组成部分的结构和功能。
•电路分析：对电子产品而言，需要对电路进行分析，了解各个电子元器件的连接方式和作用。
•软件分析：对软件产品而言，需要对软件进行逆向工程，了解其源代码、算法和逻辑结构。
通过逆向分析，可以获得原始模型的结构、功能和工作原理等信息。
步骤三：模型重构
在完成逆向分析后，可以开始进行模型重构。这一步骤通常包括以下几个方面：•设计新模型：根据逆向分析得到的信息和需求，重新设计一个新的模型。
这可能涉及到硬件设计、软件开发等多个方面。
•制造新模型：根据新模型的设计图纸或软件代码，制造一个新的模型。这可能需要使用3D打印技术、电子元器件组装技术等。
•测试验证：对新模型进行测试验证，确保其功能和性能与原始模型相似或更好。
反求工程及其关键技术
反求工程及其关键技术
反求工程是综合性很强的术语，它是以设计方法为指导，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，对已有新产品进行解剖、深化和在创造，是已有设计的设计，再创造是反求的灵魂。
一、反求工程的含义
反求工程是测量技术，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。
反求工程将数据采集设备获取的实物样件表面或表面及内腔数据，输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件进行处理和三维重构，在计算机上复现实物样件的几何形状，并在此基础上进行原样复制，修改或重设计，该方法主要用于对难以精确表达的曲面形状或未知设计方法的构件形状进行三维重构和再设计。
二、反求工程发展历史
反求工程最早出现于二十世纪六七十年代。二次世界大战后，为了急于恢复和振兴经济，日本在六十年代初提出了科技立国的方针：“一代引进，二代国产化，三代改进进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电行业上最为突出。为了进行国产化，迫切的需要对引进的技术进行消化、吸收、改进和发展，这就是反求设计（Inverse Design）或者反求工程（Inverse Engineering）最初的出现的背景。发展到现在，已成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或者重要的政策，反求工程的大量采用为日本在战后经济的恢复、经济振兴中发挥了不可替代的作用。
优质逆向工程常用解决方案
优质逆向工程常用解决方案
引言
逆向工程是指从现有产品中获取信息和知识，以便重新设计、改进或维护这些产品的一种方法。逆向工程的目的是深入了解产品的结构、功能和工作原理，帮助开发者和制造商提高产品质量和降低成本。在逆向工程过程中, 常用的解决方案有很多, 包括软件逆向工程、硬件逆向工程、逆向工程分析等等。本文将详细介绍这些逆向工程常用解决方案。
一、软件逆向工程解决方案
软件逆向工程是将已有的软件进行分析和研究的过程，通过反汇编、反编译等手段，以了解软件的工作原理，逆向工程软件的常用解决方案主要有以下几种：
1. 反汇编（Disassembly）
反汇编是将已编译的程序代码重新转换成汇编语言代码的过程。通过反汇编，可以研究程序的结构、算法、逻辑等，了解程序的工作原理。软件逆向工程中，反汇编是必不可少的工具，能够帮助分析程序的功能和流程，为后续的研究和修改提供重要信息。
2. 反编译（Decompilation）
反编译是将已编译的程序代码重新转换成高级语言代码的过程。通过反编译，可以还原出程序的源代码，使得人们可以更容易地理解程序的逻辑和实现方式。反编译在逆向工程中具有重要的作用，能够加快分析和修改程序的速度，提高逆向工程的效率。
3. 调试工具（Debugging Tools）
调试工具是软件逆向工程中的必备工具，能够帮助分析程序的运行过程，跟踪程序的执行流程，查看变量的值和内存的状态等。调试工具可以帮助研究程序的运行时行为，找出程序的漏洞和缺陷，为程序的修改和改进提供重要信息。
4. 反病毒技术（Anti-virus Techniques）
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逆向工程及其关键技术
院（系）材料科学与工程
专业材料加工工程
学生
学号
2010年5月15日
逆向工程及其关键技术
摘要：随着现代制造业的迅速发展,反求技术在制造领域中的作用日趋重要。它作为一种新的产品设计思想和方法,已越来越广泛地应用于制造领域[1]。通过自动测量机对零件的扫描测量,得到点云,使用逆向造型设计方法,对其进行处理,得到实体模型后,通过工艺分析,生成加工程序代码,对零件进行数控模拟加工[2]。本文对逆向工程中的点云数据获得及输入、点数据的预处理、曲面重构及曲面分析方法进行了详细阐述。
关键字：逆向工程；曲面重构；点云；曲面分析
1 引言
在计算机技术飞速发展的今天,三维几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等各个方面。热点模具网在当今市场经济瞬息万变的环境下,能否快速地生产出合乎市场要求的产品已经成为企业成败的关键。而往往我们都会遇到这样的难题,在没有二维工程图纸或三维CAD数据的情况下,工程技术人员没法得到准确的尺寸,制造模具就更无从谈起。另外一方面,随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高,测量机也广泛地用于企业的质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器[3]。
2 逆向工程的系统及其关键技术
2.1 逆向工程的概念
逆向工程[4] (Reverse Engineering)也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行数据采集,根据测量数据进行计算机三维模型重建过程的总称。相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程而提出的。正向工程是泛指按常规的从概念设计到具体模型,再到成品的生产制造过程。而反求工程是从现有的模型(产品样件、实物模型等)经过一定的手段转化为概念和工程设计模型,如利用三维坐标测量机的测量数据对产品进行数学模型重构,或者直接将这些离散
数据转化成NC程序进行数控加工而获取成品的过程。反求工程的设计流程如图1所示[5]。
2.2 逆向工程的数字化方法与技术
逆向工程首先必须使用精密的测量系统将样品轮廓三维尺寸快速测量出来,然后再以取得的各点数据做曲面处理及加工成型。欲建立一套完整的反求工程系统,需要有下列配备[6]:①测量探头有接触式(触发探头、扫描探头)和非接触式(激光位移探头、激光干涉仪探头、线结构光及CCD扫描探头、面结构光及CCD 扫描探头)两种;②测量机有三维坐标测量机、多轴专用机、多轴关节机械臂及激光追踪站等;③点群数据处理软件,进行噪声滤除、细线化、曲线建构、曲面建构、曲面修改、插值补点等;④CAD/CAM软件,一般PC级或工作站级CAD/CAM;⑤CNC 工具机,执行原型制作或模具制作。具体工作过程如图2所示
实物零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[7]。只有获得了样件的表面三维信息，才能实现复杂曲面的建模、
评价、改进和制造。因而，如何高效、高精度地实现样件表面的数据采集，一直是逆向工程的主要研究容之一。一般来说，三维表面数据采集方法可分为接触式数据采集和非接触式数据采集两大类，接触式有基于力-变形原理的触发式和连续扫描式数据采集，基于磁场、超声波的数据采集等[8]。而非接触式主要由激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等，另外，随着工业CT技术的发展，断层扫描技术也在逆向工程中取得了应用[9]。
2.2.1 接触式数据采集方法
接触式数据采集方法包括使用基于力触发原理的触发式数据采集和连续扫描数据采集、磁场法、超声波法等[10]。
(1)触发式数据采集方法
触发式数据采集采用触发探头，当探头的探针接触到样件的表面时，由于探针尖受力变形触发采样中的开关，这样通过数据采集系统记下探针尖(测球中心点)的当时坐标，逐点移动，就能采集到样件表面轮廓的坐标数据。在触发式数据采集过程中，由于探针必须偏移一个固定数值才会触发开关，而且一旦接触到样件的表面后，探针需要法向退出以避免过量而折断，因此数据采集速度较低。
(2)连续式数据采集方法
连续式数据采集采用模拟量开关采样头，由于数据采集过程是连续进行的，速度比点接触触发式采样头快许多倍，采样精度也较高。此外，由于接触力较小，允许用小直径的探针去扫描具有细微部分或由较软材料制造的模型。由于采样速度快，连续式数据采集可以用来采集大规模的数据。
(3)磁场法该方法
将被测物体置于被磁场包围的工作台上，手持触针在物体表面上运动，通过触针上的传感器感知磁场的变化来检测触针位置，实现对样件表面的数字化，其优点是不需要像坐标测量机一类的设备，但不适宜于导磁的样件。
2.2.2非接触式数据采集方法
非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采样，它有激光三角法、激光测距法(Laser Triangulation Methods)、结构光法(Structured Methods)以及图像分析法(Image Analysis Methods)等。
(1)激光三角测距法
激光三角测距法是逆向工程中曲面数据采集运用最广泛的方法，具有以下特点：探针不与样件接触，因而能对松软材料的表面进行数据采集，并能很好的测量到表面尖角、凹位等复杂轮廓。数据采集速度很快，对大型表面可在CAM
或数控机床上迅速完成数据采集。所采集的数据是表面上的实际数据，无需测头补偿。价格较贵，杂散反射，对于垂直壁等表面特征会影响采样精度。
(2)距离方法(Range Methods)
利用光束的飞行时间来测量被测点与参考平面的距离，主要有脉冲波、调幅连续波、调频连续波等工作方式。由于激光的单向性好，多采用激光作为能量源，这种方法的精度也较高。
(3)结构光法
将一定模式的光照射到被测样件的表面，然后摄得反射光的图像，通过对比不同模式之间的差别来获取样件表面的点的位置。它的特点是不需要坐标测量机等精密设备，造价比较低，但精度较低，操作复杂。
(4)图像分析法
与结构光方法的区别在于它不采用投影模板，而是通过匹配确定物体同一点在两幅图像中的位置，由视差计算距离。由于匹配精度的影响，图像分析法对形状的描述主要是用形状上的特征点、边界线与特征描述物体的形状，故较难精确的描述复杂曲面的三维形状。
(5)工业计算机断层扫描成像法(Industrial Computer Tomograph)
工业计算机断层扫描成像(简称ICT)是对产品实物经过ICT层析扫描后，获得一系列断面图像切片和数据，这些切片和数据提供了工件截面轮廓及其部结构的完整信息，不仅可以进行工件的形状、结构和功能分析，还可以提取产品工件的部截面，并由工件系列截面数据重建工件的三维几何模型。ICT的最大优点在于它能测量工件部断面的信息，因而适用于任意的形状结构，但测量精度低。非接触式激光三角形法由于同时拥有采样精度高和采集速度快的特点，因而在逆向工程中应用最为广泛；接触式连续扫描测量方法由于具有高精度、较高速度，同时价格较合适等诸多优点，其应用潜力也相当大。