反求工程简介
反求工程的理解及应用
其流程图如下：
样品
3D 扫描
资料 处理
实物原型的数字化技术
七、超声波断层法测量技术 对超声波而言，不同的介质有它特定 的声阻抗和衰减特性，当超声波脉冲 到达被测物体时，其在两种介质边界 表面会发生回波反射，通过测量回波 与零点脉冲的时间间隔，即可计算出 各面到零点回波的距离，利用这些特 征便可对物体进行断层数字化测量。
实物原型的数字化技术
3。点云处理软件：滤杂讯、曲线曲面重构、曲面修改、插补 4。CAD/CAM软件：PC级CAD/CAM系统 5。CNC机械：进行模具加工制造 6。快速成型机：SLS、LOM、SLA等
1.3反求工程的关键技术
反求工程包括实物表面三维坐标数据的测量技术(即实物原 型的数字化技术)和CAD模型重建两个关键的技术。 原型数字化技术是指通过坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称CMM)或激光扫描器等测量装置 获取零件原型表面点三维坐标值的过程。通过测量实物表 面特征点，记录下反映实物外形的特征数据，实现实物模 型的数字化离散。一般测量装置仅能获取原型表面点的坐 标值(x,y,z)经过特殊设计的测量装置和测头系统还可以获 取表面点处原型表面的法矢方向。 CAD模型重建是指在原型数字化所获得的测量坐标点的基 础上，应用计算机辅助几何设计(Computer Aided Geometric Design,简称CAGD)的有关技术，构造原型CAD 模型的过程。一般包括数据点的预处理、特征线的提取、 曲面生成、曲面光顺、CAD模型生成等过程。
反求工程的具体实施步骤
反求工程的具体实施步骤什么是反求工程？反求工程（Reverse Engineering）是指通过分析已经存在的产品或系统，以推测其设计、制造方法以及工作原理的过程。
在软件工程、电子工程、机械工程等领域，反求工程常常被用于研究竞争对手的产品，了解其技术细节，以便做出更好的产品。
反求工程的具体实施步骤反求工程是一个复杂的过程，需要经过多个阶段和步骤的分析和推断。
以下是反求工程的具体实施步骤：1. 收集资料在进行反求工程之前，首先需要收集目标产品或系统的相关资料。
这些资料可以是产品说明书、设计文档、技术手册等。
此外，还可以通过观察目标产品或系统的外部特征，并记录其颜色、形状、尺寸等信息。
2. 分析产品结构通过对目标产品或系统进行分析，确定其整体结构和各部分之间的关系。
可以使用工具或仪器对产品进行拆解，观察和记录各部分的形状、材料、连接方式等信息。
3. 分析产品功能在分析产品结构的基础上，进一步分析产品的功能和工作原理。
可以通过对产品进行实验或测试，以了解其工作原理、工作参数等，并记录相关数据和观察结果。
4. 逆向设计逆向设计是一个重要的环节，通过推断产品的设计方法和制造过程，以得到与目标产品相似或更好的设计方案。
可以通过制作模型、草图或原型以实现设计目标，并不断进行改进和优化。
5. 结果验证在完成逆向设计后，需要对结果进行验证。
可以使用模拟实验、实际测试或其他可行的方法来验证新设计的产品或系统的功能和性能是否满足要求。
6. 保护知识产权反求工程有时也会涉及知识产权的问题。
在实施反求工程之前，需要了解相关法律和规定，确保不侵犯他人的知识产权。
总结反求工程是一个复杂而有挑战性的过程，需要深入分析和推断目标产品或系统的设计和制造方法。
通过收集资料、分析产品结构和功能、逆向设计、结果验证和保护知识产权等步骤，可以帮助我们更好地理解和改进现有产品，提升创新能力和竞争力。
以上是反求工程的具体实施步骤，希望对读者理解反求工程有所帮助。
反求工程的原理以及应用
反求工程的原理以及应用概述反求工程（Reverse Engineering）是一种通过对已有产品、系统或软件进行分析和逆向工程，来获取其设计和功能实现方式的过程。
它主要通过观察、测试和分析目标产品的结构、行为和性能来推断其工作原理和设计思路，从而帮助开发人员理解和改进现有产品，或者开发出相似的产品。
原理反求工程的主要原理是将已有的产品或软件分解成其组成部分，并对这些组成部分进行逆向分析。
具体来说，反求工程通常包括以下步骤：1.逆向分析：通过分析目标产品的功能、结构和性能来理解其工作原理。
这一步骤包括动态分析和静态分析两种方法。
–动态分析：在运行时观察和分析目标产品的行为。
这可以包括调试程序、监视网络通信、记录系统调用等。
–静态分析：对目标产品的代码和二进制文件进行分析，包括反汇编、反编译、静态分析工具等。
2.重构设计：根据对目标产品的分析，重新设计产品的结构和功能。
这可以包括改进现有产品的性能、优化代码、修复漏洞等。
3.定位差异：将已有产品与目标产品进行对比，找出它们之间的差异，从而更好地理解目标产品的设计思路和实现方式。
这可以包括比较代码、分析算法等。
应用反求工程有着广泛的应用领域，下面列举了几个常见的应用场景：1. 逆向工程逆向工程是反求工程的一种具体应用，主要用于对已有的硬件设备、软件程序或网络协议进行分析。
逆向工程可以帮助开发者理解已有的产品或系统，并推断其工作原理和设计思路，从而根据需求进行修改、优化或开发类似的产品。
2. 恶意代码分析恶意代码分析是反求工程在安全领域的应用之一，它通过对恶意软件进行逆向工程，分析其行为和功能，以发现并抵御潜在的威胁。
恶意代码分析可以帮助安全专家了解恶意软件的特征、传播途径和攻击方式，从而提供有效的保护措施。
3. 数据恢复当一个软件产品或文件损坏或者无法访问时，反求工程可以帮助恢复被损坏的数据。
通过对损坏文件进行逆向分析，可以尝试修复文件或从损坏文件中提取出有用的数据。
反求工程
二、点云数据的预处理 取样及点云的修整， 取样及点云的修整，是反求工程重要步骤
1、点云数据中噪音点的剔除 、 噪音点的剔除指令： 噪音点的剔除指令：Poind Extranct Point Circle-Select Poind。或见图 所示方式操作。 。或见图3-14所示方式操作。 所示方式操作
上述扫描机的测量精度为± 上述扫描机的测量精度为±0.05mm，各直线运动坐标轴的分辨率为 ， 0.005mm，旋转测量台的分辨率为 ，旋转测量台的分辨率为0.004°，被扫描物体的最大尺寸为： ° 被扫描物体的最大尺寸为： Φ457m m×457mm ×
所示为英国3D Scanners 图2.5所示为英国 所示为英国 公司生产的Reversa扫描头的原理 图， 公司生产的 扫描头的原理 这种扫描头可安装在CNC加工机或 加工机或CMM 这种扫描头可安装在 加工机或 测量机上，构成激光扫描机。 测量机上，构成激光扫描机。
常用的扫描机有传统有： 常用的扫描机有传统有：
ห้องสมุดไป่ตู้
坐标测量机(Coordinate Measurement Machine， 坐标测量机 ， 简称(MM) 简称 激光扫描机(Iaser Scanner) 激光扫描机 零件断层扫描机(Croos Section Scanner) 零件断层扫描机 CT(Computer Tomography，计算机 线断层照相术 线断层照相术) ，计算机X线断层照相术 MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像 ，磁共振成像)
二、结构光法 结构光法： 结构光法：是基于相位偏移测 量原理的莫尔条纹法。 量原理的莫尔条纹法。 该种方法将光栅条纹投射到 被测物体表面，光栅条纹受被 被测物体表面， 测物体表面形状的调制， 测物体表面形状的调制，其条 纹间的相位关系会发生变化， 纹间的相位关系会发生变化， 用数字图像处理的方法解析出 光栅条纹图像的相位变化量来 获取被测物体表面的三维信息。 获取被测物体表面的三维信息。
反求工程论述
反求工程论述定义反求工程(Reverse Engineering,RE),也称逆向工程、反向工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。
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。
所谓反求工程是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。
反求工程的含义反求工程是综合性很强的术语，它是以设计方法学为指导，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，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的设计，这就是反求工程的含义，特别强调再创造是反求的灵魂。
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。
对于CAD模型已知的自由曲面的测量，其关键问题是如何高效、可靠、安全地获取待测曲面的几何形状信息。
逆向工程技术简介
目前ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大多数的实物原型的逆向工程是通过上图所示的三种方式来达到反求目地的。
第一种实现方式是在得到零件的CAD数据后，将数据导入专业的CAD软件系统进行再设计。第二种方式是在得到零件的CAD数据后，自动生成零件的NC代码文件，然后将该文件输入数控加工机床加工出所需产品。第三种方式是在得到零件的CAD数据后，自动生成样品的STL文件，然后将该文件导入快速原型制造系统中制造出产品。
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。
3、逆向工程实现的步骤
逆向工程一般可以分为4个步骤：
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。
4.1数字化测量
数字化测量是逆向工程的基础，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。数据的测量质量直接影响最终模型的质量。
图3常用方法
三坐标测量机CMM(three coordinate measuring machine)是常用的接触式测量方法，但其适用范围较窄，仅适用那些结构简单，没有复杂内腔的零部件。
针对获得的点云数据，可以直接导入Imageware软件中进行一系列的处理，最终生成三维实体模型；针对获得CT切片图像，可以导入专业的矢量化软件等软件中经过一系列处理获得三维模型。
第十章 反求工程技术
第10章 反求工程技术10.1反求工程的基本概念反求工程（Reverse Engineering ）也称为逆向工程，它以先进产品或设备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论与方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品，是针对消化吸收先进技术的一系列方法和应用技术的组合。
反求工程含义广泛，包括设计反求、工艺反求和管理反求等方面。
（1）反求工程的一般步骤反求工程一般按以下步骤进行：1)引进技术的应用过程 学会引进产品或生产设备的技术操作和维修，使其在生产中发挥作用并创造经济效益。
在生产实践中，了解其结构、生产工艺、技术性能、特点以及不足之处，做到“知其然”；2)引进技术的消化过程 对引进产品或生产设备的设计原理、结构、材料、制造工艺、管理方法等项内容进行深入的分析研究，用现代的设计理论、设计方法及测试手段对其性能进行测定和计算，了解其材料配方、工艺流程、技术标准、质量控制、安全保护等技术条件，特别要找出它的关键技术，做到“知其所以然”；3)引进技术的创新过程 在上述基础上，消化综合引进的技术，取众家之长，进行创新设计，开发出适合我国国情的新产品。
最后完成从技术引进到技术输出的过程，创造出更大的经济效益。
这一过程是利用反求工程进行创新设计的最后阶段，也是反求工程中最重要的环节。
（2）传统设计与反求设计如图10-1（a ）所示，传统设计是通过工程师的创造性劳动，将一个事先并不知道的事物变为人类需求的产品。
为此，工程师首先要根据市场需求，提出目标和技术要求，再进行功能设计，创造新方案，在经过一系列的设计活动之后，得到预期的新产品。
概括地说，传统设计是由未知到已知、由想象到现实的过程，回答的是“怎么做？”的问题。
反求设计则是从已知事物的有关信息（包括实物、技术资料文件、照片、广告、情报等）出发，去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性等，并充分消化和吸收，在此基础上进行改进和再创造。
第六讲反求工程设计
数据预处理内容
❖ 数据拼合 ❖ 数据光滑 ❖ 数据简化 ❖ 数据修复 ❖ 数据分块
数据拼合
也叫多视拼合，因为一次测量完成对全体件的 数字化是很困难的
❖ CMM中多次装夹 ❖ 光学测量仪中，多视角测量 可以在测量过程中由软件自动拼合，也可以在
测量结束后输入到反求工程软件中拼合
拼合方法
点位法：测量点中确定三个非共线点，作为分视图 的局部坐标系标准
❖ 测量点没有明显的几何分布特征，呈散乱无 序状态
❖ 随机扫描下的CMM，光学测量系统多张数据 拼合后
散乱点云数据
扫描线点云
❖ 点云由一组扫描线组成，扫描线上的所有点 位于扫描平面内
❖ CMM、激光三角形测量系统沿直线扫描、线 结构光扫描测量
扫描线点云数据
扫描线点云数据
网格化点云
❖ 点云中所有点都与参数域中一个均匀网格的 顶点对应
CyberWare测量机
构成： •平台 •传感器（光学系统） •计算机 •处理软件
Cyberware
激光测距法
❖ 激光束的飞行时间转化为被测点与参考平面 间的距离
投影光栅法
❖ 采用普通白光将矩形光栅投影于物体表面， 摄取变形光栅图像，根据灰度值变化，算出 空间坐标
ATOS流动光学三坐标测量系统
6.1 反求工程的概念
在机械领域中，反求工程(Reverse Engineering)是在没有设计图 纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件 的模型（称为零件原形），利用各种数字化技术及CAD技术重新构 造原形CAD模型的过程。
据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，应用反求工程消 化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。其主要目的是为了改善 技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。
反求工程技术
配备软件
软件组成 LKCEMS软件包：进行尺寸、形位公差测量 3D scanning：能实现高速度驱动、高精度 扫描，能达到10点/秒的扫描速率
CMM触头误差补偿
三坐标测量机在进行测量时，是用测针的宝石球接触被测零件的测量部位，此时 测头(传感器)发出触测信号，该信号进入计数系统后，将此刻的光栅计数器锁存 并送往计算机，工作中的测量软件就收到一个由X、Y、Z坐标表示的点。这个坐 标点我们可以理解为是测针宝石球中心的坐标，它与我们真正需要的测针宝石球 与工件接触点坐标是不同的。为了准确计算出我们所要的接触点坐标，必须通过 测头校正得到测针宝石球的半/直径。
测量机检测一个点的完整过程
测头快速移动到定位点，以一定精度定位。 测头从定位点慢速向工件的被测点趋近，当接触 状态达到要求后发出过零的信号，对测量进行检 测，读数头在X、 Y、 Z三个轴上分别取出测量数 据。 将该数据送入计算机中进行处理，输出测量结果。 测量方法一般有点位测量法和连续轮廓扫描 法两类。
反求工程的功能
目标：实现一种智能化的三维扫描识别重建系 统，不仅要获得物体的基本数据,而且要对数 据进行必要的处理,建立相应的计算机模型等 。 功能：样件的仿制、样件的修改、模具制造、 旧产品的改进、新产品的设计、单件产品快速 定制。 以现代设计理论,方法,技术为基础, 对已有的 产品进行解剖,分析,重构和再创造,避开艰苦 的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。
国内外在该方向的研究现状及分析
国外：美国华盛顿大学、南澳大利亚大学、 新加坡国立大学和英国曼彻斯特大学。 国内：浙江大学、西北工业大学、南京航 空航天大学、西安交通大学、清华大学、 上海交通大学、华中科技大学和哈尔滨工 业大学等先后开展了反求工程CAD问题的研 究。
浅析反求工程技术
4.2 反求工程与快速成型的集成模型研究
在RE于RP集成的数据交换接口模式有四种。采用模 式1，根据已有的产品模型，利用三维坐标测量仪测量产 品模型点云，采用CATIA等软件重新构建零件三维CAD模 型横、纵截面的产品轮廓线型，反向推出产品的设计数 据，以及对现有产品进行改进和再创造的更新设计。
采用模式2，RE借助于CAD系统来转化成STL文 件(Stereo LithographyFile)，通过反求得到的 矢量化层片轮廓信息自接驱动RP设备逐层叠加而 成三维实体；利用反求技术来重构出实体模型 。
3、反求工程的四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 第二步: 从测量数据中提取零件原形的几何特征 第三步: 零件原形CAD模型的重建 第四步: 重建CAD模型的检验与修正
图3.1 反求工程（RE）流程图
4．反求工程的应用与集成 4.1 反求工程的应用
(1)在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及 没有CAD模型的情况下，在对零件原形进行测量 的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以 此为依据利用快速成型技术复制出一个相同的零 件原型。 (2)当要设计需要通过实验测试才能定型的工 件模型时，通常采用反求工程的方法。 (3)在美学设计特别重要的领域。 (4)修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件 等。
(2）利用接触式三坐标测量机获取零件三维数据，通 过实例的操作，得到叶片的点云数据，并分析在手动打 点过程中产生测量误差的原因及其改善措施。从而进行 比较，提高点云数据的精度。 (3)利用反求工程技术对外形复杂、正向设计困难的 零部件实物进行扫描测量,根据测量数据通过三维几何建 模方法，重构零部件的三维CAD模的含义
反求工程，又称逆向工程技术( Reverse Engineering简称RE)， 是以设计方法学为指导， 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 已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设 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。
反求工程
反求工程出现
反求思维在工程中的应用源远流长，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 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 Reverse Engineering
反求工程定义
广义定义：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。它是以先进产品设 备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等） 或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用 现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有 关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索 其关键技术，进而开发出同类的先进产品。 包括：设计反求（几何、材料）、工艺反求等
*.ibl檔
Pro/ENGINEER曲线建构 (Ⅰ)
利用From File功能读取*.IBL檔
Pro/ENGINEER曲线建构 (Ⅱ)
Pro/ENGINEER曲线建构 (Ⅲ)
明显的破 碎曲线。
Pro/ENGINEER曲面建构 (Ⅰ)
利用Blended Surf 指令建构曲面
Pro/ENGINEER曲面建构 (Ⅱ)
得到固定 坐标系矩阵
转换坐标系矩阵 乘齐次转换矩阵
MATLAB执行坐标转换 (Ⅰ)
z
z
y
x
y
中心偏移(x0, y0, z0) 角度位移(α , β )
x
转换坐标系
固定坐标系
MATLAB执行坐标转换 (Ⅱ)
转换坐标系矩阵 齐次转换矩阵
固定坐标系矩阵
MATLAB执行坐标转换 (Ⅲ)
齐次转换矩阵 [T]
反求工程定义
狭义定义：根据实物模型的坐标测量数 据，构造实物的数字化模型（CAD模 型），使得能利用CAD/CAM、RPM、 PDM及CIMS等先进技术对其进行处理 或管理。 包括：几何形状的反求
反求工程技术介绍
●核心技术和功能有待进一步开发和完善。主要包括：
■有效去除噪声 ■数据补全及可控制压缩 ■点云快速三角化 ■内外边界特征提取 ■关键工艺特征提取和描述 ■特征尖锐边提取 ■二次曲面约束提取 ■旋转曲面特征提取 ■拉伸曲面特征提取 ■曲线约束逼近 ■曲面小波光顺 ■复杂多边域混合约束逼近 ■任意局部曲面再设计 ■曲面交互裁剪算法 ■曲面光顺性分析 ■曲面重构误差分析 ■最佳曲面匹配分析 ■基于点云的细分曲面造型
数据补全过程和实例
■数据压缩：随着激光测量技术的广泛应用，测量结果往往是 大规模的，因此可能存在大量的冗余数据，在曲面造型前需要 按一定要求减少测量点的数量，即进行数据压缩。不同类型的 数据其压缩方法也不同。
扫描点（68531个点）
均匀压缩（8298个点）
均匀压缩处理（0.31mm压缩至1.13mm）
4.曲面重构技术
■曲面重构是反求工程的最重要的一步，也是反求工程CAD建 模的主要目的之一。重构曲面的品质和精度直接影响最终产品 的CAD模型的优劣。 ■反求工程中的曲面造型不同于传统的曲面设计造型，它有着 自身的特点：数据海量、不规则散乱分布、大量噪声和冗余数 据、多次测量结果的拼合、特征提取、数据分块等。 ■按曲面模型的表达形式分类，反求工程中的曲面重构方法大 致分为以三角Bezier曲面为基础的非拓扑矩形曲面构造方案， 以四边域B样条曲面、NURBS曲面为基础的曲面造型方案，以及 直接函数逼近和神经网络理论等综合方法。 ●三角曲面造型：（1）Bernstein-Bezier插值和全局G1协调； （2）Hope分片细分；（3）其他局域插值
裁剪曲面与一组平面求交
曲面/曲面求交
曲面/平面求交、裁剪
名词解释反求工程
名词解释反求工程名词解释反求工程，又称为反向工程，是指通过对已经存在的产品、软件、系统等进行逆向研究和分析，来破解它的设计原理、技术细节和实现过程的一种技术手段。
由于反求工程是一种非常有效的技术手段，在很多场合都可以得到广泛的应用。
比如在产品设计领域上，有时候为了提高产品的质量、降低成本和缩短开发时间，可以通过对竞争对手的产品进行逆向研究来了解它的设计思路、材料选型、工艺流程等，并进而优化自己的产品。
在软件研发方面，反求工程也可以帮助开发人员理解软件的编程逻辑、交互方式、数据结构等重要细节，这样可以更好地维护软件、优化算法，甚至实现部分功能的再开发。
那么，反求工程具体的操作流程是怎样的呢？1. 收集目标信息做任何事情首先需要明确目标，反求工程也是一样。
在进行反向工程之前，需要先收集目标对象的样本、数据、图片、文档等信息。
比如，如果是要研究一个机械零部件，那么就必须要收集它的三维模型图、加工工艺文件、零部件标准等。
如果是一个软件系统，就可以收集它的二进制程序、源代码、API文档、用户手册等。
2. 分析目标信息一旦收集到了足够的信息，就需要对这些信息进行分析，找出其中的规律、特点和突破口。
这一步需要对目标信息进行分类、比较、过滤、归纳等操作，并对其进行模拟、演示、试验和验证等。
3. 构建模型在分析目标信息的基础上，需要根据发现的规律和特点来构建目标对象的模型。
这一步可以使用一些模型构建的工具，比如SketchUp、Blender、SolidWorks等，也可以自己编写一些程序来实现模型构建。
4. 模型验证和优化在构建出模型之后，需要对模型进行验证和优化。
这一步可以使用一些CAD软件、集成开发环境（IDE）或者其他专门的工具来进行，主要是为了确保模型的精度和可靠性，达到真正的反向工程效果。
总之，反求工程是一项技术非常复杂而且需要极高技术素质的技术工作，需要结合多种科学技术来实现。
它对于产品设计、软件研发、电子元器件维护和复制、防伪和反盗版等领域都具有重要的应用价值。
反求工程及反求设计讲稿
反求工程及反求设计讲稿引言在工程设计过程中，我们通常是根据已知条件和要求来进行设计和计算。
然而，在某些情况下，我们可能需要反过来推导出设计者所做的决策，这就是反求工程。
反求工程是一种逆向工程的方法，通过分析已有的产品或结构，尝试恢复出设计者的意图和设计过程，并进行优化或改进。
在本次讲稿中，我们将介绍反求工程及反求设计的概念、方法和应用领域，并讨论其在工程设计中的重要性和潜在价值。
反求工程与反求设计的定义反求工程反求工程，又称为逆向工程，是指通过对已有产品或结构的分析和测试，以获取其设计原理、制造工艺或其他相关信息的过程。
它的目的是理解和复制已有产品，并可以应用于产品的改进、优化或修复。
反求工程通常包括以下步骤：1.收集已有产品的相关信息，包括结构、功能、性能等；2.进行材料分析、成分测试、力学性能测试等；3.利用逆向工程软件或测量仪器，获取产品的三维模型或图纸；4.对已有产品进行分析和测试，以了解其设计原理和制造方法。
反求工程在许多领域得到了广泛应用，例如复制古建筑、逆向设计产品、破解软件等。
反求设计反求设计是指根据已知的需求和条件，推导出满足这些需求和条件的设计方案。
与传统的设计过程相反，反求设计是从结果出发，逆向推导设计过程。
反求设计主要有以下特点：1.以结果为导向：反求设计是从已知的目标或需求出发，通过逆向推导得到满足这些目标或需求的设计方案。
2.迭代优化：反求设计一般需要进行多次迭代和优化，以找到最优的设计方案。
3.综合考虑：反求设计需要综合考虑多种因素，包括技术要求、经济成本、制造工艺等。
反求设计在许多工程领域得到了广泛应用，如机械设计、电路设计、系统设计等。
反求工程与反求设计的应用领域工程结构分析反求工程和反求设计在工程结构分析中具有广泛的应用。
通过对已有的结构进行力学分析和测试，可以推导出结构的设计原理和决策依据，进而进行优化和改进。
例如，在航空航天领域，对飞机结构进行反求工程可以了解到飞机的载荷分布、材料特性等，从而优化设计、减轻结构重量、提高强度和耐久性。
反求工程
反求工程是消化吸收先进技术的一系列 分析方法和应用技术的组合。 反求工程以先进产品或设备的实物、软 件(图样、程序、技术文件等)或影像(图片、 图样、程序、技术文件等)或影像( 照片等) 照片等)作为研究对象，应用现代科技方法和 相关专业知识对其进行系统的分析和研究， 反求其设计理念、设计原理、设计方法、技 术诀窍和制造过程等诸多关键技术，以迅速 实现其国产化，进而快速开发制造出同类高 附加值、高技术水平的新产品。 所谓“逆向” 所谓“逆向”，是针对通常的先有设计 意图再制造出实物的设计制造流程而言的。
反求工程要求对引进技术进行消化、吸收和 创新的深化开发，做到既能有效地使用它， 还能逐步掌握和发展它，实现由生产使用为 主，向吸收、开发为主的转变，最终形成自 主的技术开发体系。
二：反求工程的应用领域
在没有设计图纸或者设计图纸不完整以 及没有CAD模型的情况下，在对零件原 及没有CAD模型的情况下，在对零件原 形进行测量的基础上形成零件的设计图 纸或CAD模型，并以此为依据利用快速 纸或CAD模型，并以此为依据利用快速 成型技术复制出一个相同的零件原型
引进国外先进技术是世界各国加快技术发展 的重要手段，是发展中国家追赶发达国家的 必然选择。 对国外先进技术的消化吸收与创新，在较短 时间内使我国技术达到国际先进水平，实现 跨越式发展。 跨越式发展。 反求工程是消化吸收先进技术进行技术创新 的高新技术，实施好反求工程是实现跨越式 的高新技术，实施好反求工程是实现跨越式 发展的关键。 发展的关键。
反求工程的应用领域
当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型 时，通常采用反求工程的方法。 如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等 要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各 种性能测试（如风洞实验等）建立符合要求的产 品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型， 最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模 具的依据。
第三章 反求工程技术
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3-3 点数据处理
3-3-1 多视数据拼合(1) 多视数据拼合(1)
可以定义为:在不同的坐标系中测量得到同一目标的多视角数据, 可以定义为:在不同的坐标系中测量得到同一目标的多视角数据,而坐 标系之间的相对关系未知,以某个评判指标为准则, 标系之间的相对关系未知,以某个评判指标为准则,寻求坐标系之间的 相对形位参数, 相对形位参数,以达到将多视数据拼合在同一坐标系中的目的 过去, 过去,人们在处理这类问题时多借助于对应牲的帮助来确定两个坐标 系之间的关系.对应特征既可以是实在的几何元素,如对应点,直线, 系之间的关系.对应特征既可以是实在的几何元素,如对应点,直线, 平面,也可以是对称中心,球心等隐含的几何元素, 平面,也可以是对称中心,球心等隐含的几何元素,如图3.3 我们知道要确定刚体的位置,需要6个独立的参数,为了得到6 我们知道要确定刚体的位置,需要6个独立的参数,为了得到6个独立参 在选择对应特征考虑提供至少6 数,在选择对应特征考虑提供至少6个不相关的约束方程
对于空间曲线,则可考虑以下光顺准则: 对于空间曲线,则可考虑以下光顺准则:
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Hale Waihona Puke 反求工程应用领域汽车设计,复杂艺术品造型等领域 汽车设计, 重新建立零件的CAD模型 重新建立零件的CAD模型 不断对修改后的样品进行测量和模型重建 提供对机械产品零件的修复能力 借助CT技术 产生物体的外部形状,快速发现,度量, 借助CT技术,产生物体的外部形状,快速发现,度量,定位物体的 技术, 内部缺陷 方便地产生基于模型的计算机视觉 使产品设计充分利用CAD技术的优势 使产品设计充分利用CAD技术的优势,适应信息交换 技术的优势, 特殊领域的应用
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3-4 曲线曲面的构造
3-4-4 曲线与曲面的编辑与光顺
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引言
为适应现代先进制造技术的发展。
需将实物样件或手工模型转化为CAD数据，以便利用快速成形系统、计算机辅助系统等对其进行处理。
并进行修改和优化设计。
逆向工程专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段，实现从实际物体到几何建模的直接转换。
逆向工程技术涉及计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、概率统计等学科。
是CAD领域最活跃的分支之一。
1 逆向工程技术定义
逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。
它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。
其主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型：一方面为提高工程设计、加工分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面为充分利用CAD／CAE／CAM 技术对已有的产品进行设计服务。
2 逆向工程分类
从广义讲，逆向工程可分以下三类。
(1)实物逆向：顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试验、测绘和分折。
提出再创造的关键；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、精度、使用规范等多方面的逆向。
实物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。
(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。
软件逆向中有三类情况：1)既有实物，又有全套技术软件；2)有实物而无技术软件；3)无实物，仅有全套或部分技术软件。
(3)影像逆向：无实物，无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等，要从其中去构思、想象来逆向，称为影像逆向，这是逆向对象中难度最大的。
影像逆向本身就是创新过程。
目前还未形成成熟的技术。
一般要利用透视变换和透视投影．形成不同透视图，从外形、尺寸、比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。
3 逆向工程测量系统
根据测量探头是否和零件表面接触．其测量方式可分两类。
(1)接触式测量：根据测头的不同。
可分为触发式和连续式。
应用最为广泛的三座标测量机是20世纪6o年代发展起来的新型高效精密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。
(2)非接触式测量：根据原理的不同，可分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。
4 逆向工程技术流程
(1)逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始，进而决定下游工程。
(2)点处理过程：主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。
(3)曲线处理过程：决定所要创建的曲线类型。
曲线可以设计得与点的片段相同，或让曲线更光滑些；由已存在的点创建出曲面；检查／修改曲线，检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性。
(4)曲面处理过程：决定所要创建的曲面类型，可以选择创建的曲面以精确为主或以光滑为主，或两者居中；由点云或曲线创建曲面；检查／修改曲面，检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性。
(5)误差分析：应该考虑被测物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、设计中的被测物存在的加工误差、设计中的曲线拟合存在的拟合误差等方面。
5 逆向工程技术的常用软件
目前，比较著名的逆向工程软件如下：
(1)Geomagic(美国RainDrop公司的)逆向工程软件，具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模型。
(2)Imageware作为UG NX中提供的逆向工程造型软件。
具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。
可以处理几万至几百万的点云数据。
根据这些点云数据构造的A级曲面(CLASS A)具有良好的品质和曲面连续性。
Imageware的模型检测功能可以方便、直观地显示所构造的曲面模型与实际测量数据之间的误差以及平面度、真圆度等几何公差。
(3)CopyCAD(英国DELCAM公司系列产品)，主要处理测量数据的曲面造型。
DELCAM的产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程；包括PowerSHAPE、Power-MILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS-TEAM等诸多软件产品。
CopyCADM系列中的其它软件可以很好地集成。
(4)RapidForm(韩国INUS公司开发)逆向工程软件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于CT数据的医疗图像建模．还可完成艺术品的测景建模以及高级图形生成。
RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面检测的工具．用户可以方便地利用以前构造的曲线网格经过缩放处理后应用到新的模型重构过程中。
以上介绍的是常见逆向工程软件，均是国外的。
国内在逆向工程软件方面的研究．主要集中在高等学校(如清华大学、浙江大学、南京航空航天大学)，也有软件产品出现，但是由于系统稳定性、可操作性等原因，这些研究性软件还没具备与国外商业化软件竞争的条件。
由国内逆向工程领域专业人士参与开发的逆向工程软件QuickForm是较好的一个：该系统采用先进的几何引擎，运行稳定性好，并有良好的可操作性。
由于开发人员具有丰富的逆向工程
实施经验．因此系统的功能设置、操作方式符合国内用户的习惯，这是国外软件所无法具备的。
QuickForm还具有价格优势，QuickForm的价格在同类软件中具有极强的竞争力；采用国产软件也是对国内制造业和软件行业的支持。
6 逆向工程技术的应用领域
逆向工程已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为消化、吸收先进技术。
实现新产品快速开发的重要技术手段。
其主要应用领域如下：
(1)对产品外形美学有特别要求的领域，由于设计师习惯于依赖3D实物模型对产品设计进行评估，因此产品几何外形通常不是应用CAD软件直接设计的，而是首先制作全尺寸的木质或粘土模型或比例模型，然后利用逆向工程技术重建产品数字化模型。
(2)当设计需经实验才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。
例如航天航空、汽车等领域，为了满足产品对空气动力学等的要求，需进行风洞等实验建立符合要求的产品模型。
此类产品通常是由复杂的自由曲面拼接而成的．最终借助逆向工程，转换为产品的三维CAD模型及其模具。
(3)在模具行业，常需通过反复修改原始设计的模具型面。
这将实物通过数据测量与处理产生与实际相符的产品数字化模型，对模型修改后再进行加工，将显著提高生产效率。
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。
(4)逆向工程也广泛用于修复破损的文物、艺术品、或缺乏供应的损坏零件等。
(5)借助于工业CT技术，逆向工程不仅可以产生物体的外部形状．而且可以快速发现、定位物体的内部缺陷。