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现代设计理论与方法第7章反求工程设计
利用快速原型制造技术，将设 计模型转化为实物模型，进行
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
反求工程课件
六、数控加工装备
• • • • 加工中心 数控铣床 电火花机床 数控雕刻机
第四章 反求工程关键技术
一、数据采集技术
(1) 接触式测量 ★ 三坐标测量机 是一种大型精密的三坐标测量仪器，可以对形状复杂的工 件的空间尺寸（数据）进行测量。 坐标测量机一般采用触发式接触测量头，一次采样只能获 取一个点的三维坐标值。 二十世纪九十年代初，英国Renishaw公司研制出一种三 维力一位移传感的测量头，该测头可以在工件上滑动测量， 连续获取表面的坐标数据。 坐标测量机主要优点是测量精度高，适应性强，但测量效 率低，而且对一些软质表面无法进行测量。 只能反求外部形状
配置信息
配置名称 配置1 测量器具 光栅尺 电机 YXB Renishaw SANYO 配置列表 配置2 Renishaw RSF HEIDENHAIN 配置3
控制系统
机身结构 台面材料 测量软件
YXB
气浮结构 大理石平台 RationalDMIS
Renishaw
Pantec
二、非接触式测量设备
系统应用实例3(个体化颅骨修复)
第三章 反求工程设备与工具
一、接触式测量设备
YXB-龙门式三坐标测量机
详细规格:
测量行程: 外形尺寸: 工件限重: X×Y×Z(mm) L×W×H(mm) 800 kg 1200×1500×1000 2200×2500×4000
测量精度(有三种选择): (1) (2) (3) 2.5 + L/300 μ 2.5 + 2L/300 μ 2.5 + 4L/300 μ
五、反求工程的技术实现
1、数据采集
2、三维重构
3、再设计
4、制造
六、反求工程的应用领域
第21讲 反求工程设计
4. 反求工程设计的基本原理
反求工程可以看成是一个系统，因此具 有输入-处理-输出三要素。 反馈是输入经过处理后将其结果再送回 到输入，并对再输入产生影响的过程。 反馈的处理方法是反求。
1）数据采样
从已有的实物获取产品数据，通常采用 三维激光扫描仪等数字化方法来快速， 准确地获取数据。 将较完整的采样数据，通过三维图形处 理技术以三维图形的方式显示出来，以 得到直观简略的产品结构外形。
实物反求的分类
整机反求：反求对象是整台机器或设备。 如一架飞机，一部汽车等。 部件反求：反求对象是组成机器的部件。 如机器上的阀泵，机床的尾架等。 零件反求：反求对象是组成机器的基本 单元。如减速箱的齿轮，传动轴等。
实物反求的一般进程
工作准备：对产品的性能参数等作广泛了解； 对反求工程设计的项目进行分析研究；写出可 行性分析报告。 功能分析：找出相应的功能载体和工作原理。 反求实物性能测试：对整机性能，运转性能， 可靠性等进行性能测试，测试时应把实际测试 和理论计算结合起来。 反求实物分解：分解工作必须保障能恢复原机。 测绘零件：完成零件工作图，部件装配图和机 器总装图。
零件模型
CAD模型
数字化技术 CAD技术等
3. 反求工程研究内容及对象
设计反求 原型 研究对象 实物 软件
研究内容
工艺反求 材料反求
管理反求
影像
4. 研究方法
实物 实测 参数，性能 材料，尺寸 尺寸，结构等 性能，工艺
图样
直接分析 试制试验
影像 材料 工艺
透视法 解析法
尺寸间的大 小相对关系
试制 试验
第07章 反求工程设计
(3)反求结构方案。分析资料，探求其结构要素的新颖性，新材 料、新工艺的特点，先进技术的应用，创造性地满足其结构设计原理 。
3. 影像反求
既无实物，又无技术软件、仅有产品相片、图片、广告介绍、参 观印象和影视画面等，要从中去构思、想象来反求，称影像反求。这
•
是反求对象中难度最大的反求工作。
影像反求本身就是创新过程。 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。
(4)在生物医学工程领域，采用反求工程技术，摆脱原来的以手 工或者按标准制定为主的落后制造方法。通过定制人工关节和人工 骨骼，保证重构的人工骨骼在植入• 人体后无不良影响。
如在牙齿矫正中，根据个人制作牙模，然后转化为CAD模型， 经过有限元计算矫正方案，大大提高矫正成功率和效率。
通过建立数字化人体几何模型，可以根据个人定制特种服装， 如宇Байду номын сангаас服、头盔等。
软件反求工程设计的一般进程是： (1)工作准备。与实物反求设计相似。 (2) 反求原理方案。分析引进的• 软件资料，探求其成品的工作可 靠性和能否达到技术要求。其原理方案的科学性。技术、经济方面的 可行性、生产率的合理性与先进性、使用维护的宜人性、零部件的加 工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。
第07章 反求工程设计
第7章 反求工程设计
内容简• 介
反求工程设计是一种十分有用的现代设计方法。它是针对消化 吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。
本章主要介绍了如下方面内容： ■ 反求工程与反求设计的概念及特点 ■ 反求工程设计的基本内容及原理 ■ 相似理论及相似设计方法简介 ■ 反求工程的原理与方法
3. 影像反求
既无实物，又无技术软件、仅有产品相片、图片、广告介绍、参 观印象和影视画面等，要从中去构思、想象来反求，称影像反求。这
•
是反求对象中难度最大的反求工作。
影像反求本身就是创新过程。 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。
(4)在生物医学工程领域，采用反求工程技术，摆脱原来的以手 工或者按标准制定为主的落后制造方法。通过定制人工关节和人工 骨骼，保证重构的人工骨骼在植入• 人体后无不良影响。
如在牙齿矫正中，根据个人制作牙模，然后转化为CAD模型， 经过有限元计算矫正方案，大大提高矫正成功率和效率。
通过建立数字化人体几何模型，可以根据个人定制特种服装， 如宇Байду номын сангаас服、头盔等。
软件反求工程设计的一般进程是： (1)工作准备。与实物反求设计相似。 (2) 反求原理方案。分析引进的• 软件资料，探求其成品的工作可 靠性和能否达到技术要求。其原理方案的科学性。技术、经济方面的 可行性、生产率的合理性与先进性、使用维护的宜人性、零部件的加 工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等。
第07章 反求工程设计
第7章 反求工程设计
内容简• 介
反求工程设计是一种十分有用的现代设计方法。它是针对消化 吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。
本章主要介绍了如下方面内容： ■ 反求工程与反求设计的概念及特点 ■ 反求工程设计的基本内容及原理 ■ 相似理论及相似设计方法简介 ■ 反求工程的原理与方法
反求工程与创新设计教材(PPT50张)
量、材质分析。 分解时要注意以下两点： （1）遵循“能恢复原机”的原则进行拆机。也就是说， 拆完后能按原样装配完毕。 （2）拆后不易复位的零件（如游标、度盘等部件）、 过盈配合的零件或有些特殊的组件可不进行分解。
已知机械设备的反求设计
• 机械设备反求设计的特点 • 机械设备反求设计的一般过程
• 功能反求 • 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
成功案例：大型联合收割机市场
• 佳木斯联合收割机厂为引进世界先进技术， 在我国生产技术含量高的农用机械。于 1981年，引进美国约翰迪尔的1000系列联 合收割机技术。经消化吸收，填补了中国大 型联合收割机生产的空白，结束了中国大型
联合收割机全部依靠进口的历史。
反求设计的意义
• 研究和应用反求设计可以有效回避开发探
• 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
已知机械设备的反求设计
• 机械设备反求设计的特点 • 机械设备反求设计的一般过程
• 功能反求 • 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
机械设备的分解
分解的目的：
测绘之前，要对待反求的设备进行分解，以便进行尺寸测
或创新设计。
反求设计是创新的重要方法
创新有两种方式: 第一种是从无到有。完全凭借基本知识、 思维、灵感与丰富的经验。 第二种是从有到新。借助已有的产品已 存在的可感观的实物，创新出更先进、更完 美的产品。反求设计就属于第二种创新方式。
反求设计概述
• 反求工程及反求工程的过程
• 什么是反求设计 • 反求设计的两个阶段 • 反求设计的三种形式 • 反求设计与知识产权
3、引进技术的消化过程 4、引进技术的反求过程
已知机械设备的反求设计
• 机械设备反求设计的特点 • 机械设备反求设计的一般过程
• 功能反求 • 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
成功案例：大型联合收割机市场
• 佳木斯联合收割机厂为引进世界先进技术， 在我国生产技术含量高的农用机械。于 1981年，引进美国约翰迪尔的1000系列联 合收割机技术。经消化吸收，填补了中国大 型联合收割机生产的空白，结束了中国大型
联合收割机全部依靠进口的历史。
反求设计的意义
• 研究和应用反求设计可以有效回避开发探
• 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
已知机械设备的反求设计
• 机械设备反求设计的特点 • 机械设备反求设计的一般过程
• 功能反求 • 系统原理方案的反求 • 机械设备的分解 • 制造工艺及材料的反求
机械设备的分解
分解的目的：
测绘之前，要对待反求的设备进行分解，以便进行尺寸测
或创新设计。
反求设计是创新的重要方法
创新有两种方式: 第一种是从无到有。完全凭借基本知识、 思维、灵感与丰富的经验。 第二种是从有到新。借助已有的产品已 存在的可感观的实物，创新出更先进、更完 美的产品。反求设计就属于第二种创新方式。
反求设计概述
• 反求工程及反求工程的过程
• 什么是反求设计 • 反求设计的两个阶段 • 反求设计的三种形式 • 反求设计与知识产权
3、引进技术的消化过程 4、引进技术的反求过程
《反求工程技术介绍》PPT课件
网格而不是基于特征来实现变形设计的。其他的反求工程软件
都还没有引入参数化的概念，不具有参数化反求建模的功能。
整理ppt
12
●反求建模自动化程度低，人工交互多，建模效率低。用目 前的反求软件建模时，在基于点云的特征提取、数据分块、曲 面重建等操作和计算时都需要大量的交互操作，建模人员的经 验和熟练程度对模型的质量和建模效率都有很大的影响。
变半径过渡特征提取及数据分离
过渡区域特征提取（去噪声前）
概率统计分析
过渡区域特征提取（去噪声后）
整理ppt
概率统计分析
17
含噪声的原始提取特征信息
去除噪声后的原始提取特点 云”
平面特征提取
球面特征提取
整理ppt
基于“点云”和特征的3D造 19 型
散乱点处理、网格编辑
数据获取 数据预处理 曲面拟合与编辑
整理ppt
CAD模型
3
二、反求工程核心技术
1.数据获取技术
数据获取技术是反求工程建模的第一步，它是用一定 的设备对实物进行测量来获取实物的表面数据（有时也包 括内部数据）。测量的方法有很多，如图所示。
光学
三角形法 距离法
非接触方法
声学 磁学
结构光法 干涉测量法 图象分析法
●基于面的方法－－主要应用二次曲面法矢、曲率(平均曲率
和高斯曲率)具有一定规律的特性进行区域分割。基于面的方法
又可细分为基于二次曲面曲率特殊性的方法和拟合误差控制的
方法。
整理ppt
8
●基于边的方法－－主要针对图象数据的几何特征提取与区 域分割。分割特征包括：尖边（Crease Edge）、跳跃边（Jump Edge）、光顺边（Smooth Edge,Virtual Edge）三种边界上的 点及曲面上的点，根据边界数据点曲率的特殊性（极值点，不 连续点）识别Crease edge与Jump edge上的点，然后利用边界 数据点将图像数据分割成互不连通的独立区域。正象所有的基 于边的区域分割方法一样，这种方法不能识别Smooth Edge，而 且识别的边界通常不封闭，因此该方法很难获得良好结果。
反求设计(第5章)PPT
文物由于年代久远或保存不当，常常会出现损坏或残缺。通过反求设计技术， 可以获取文物的原始形状和尺寸，为文物修复提供精确的数据支持，同时也有 助于文物的复制和保护。
案例三：人体骨骼的反求设计在医学中的应用
总结词
医学领域中的人体骨骼反求设计
详细描述
在医学领域，反求设计技术常用于人体骨骼的逆向建模。通过医学影像技术获取人体骨骼的三维数据，可以构建 出精确的人体骨骼模型，为医学研究、手术模拟和个性化治疗提供有力支持。
三维扫描技术获取的数据 需要进行预处理，如去除 噪声、填充孔洞等，以便 于后续的CAD建模。
三维扫描技术的发展趋势 是提高扫描速度和精度， 同时降低成本，使其更加 普及化。
CAD建模软件
CAD建模软件是实现反求设计的关键 工具之一，它能够将三维扫描数据转 化为精确的CAD模型。
在CAD建模过程中，需要考虑模型的 精度、质量和可制造性等因素，以确 保最终产品的质量和性能。
随着数据规模的增大，数据处理和分析的复杂度也随之增加，需要 高效的算法和强大的计算能力来处理大规模数据。
数据噪声
数据中的噪声和异常值可能对反求设计的精度产生负面影响，需要 进行有效的数据清洗和预处理。
技术与工具的局限性
技术成熟度
反求设计技术尚未完全成熟，仍存在一些技 术难题和挑战，需要不断研究和改进。
03
原型制作有助于验证设计模型的可行性和正确性， 为后续产品开发和生产提供依据。
创新设计
01
反求设计不仅仅是仿制和复制，更是一种创新设计的
ห้องสมุดไป่ตู้
过程。
02
在反求设计中，通过对原有产品的分析、评价和改进
，可以发现产品的优点和不足，从而进行创新设计。
案例三：人体骨骼的反求设计在医学中的应用
总结词
医学领域中的人体骨骼反求设计
详细描述
在医学领域，反求设计技术常用于人体骨骼的逆向建模。通过医学影像技术获取人体骨骼的三维数据，可以构建 出精确的人体骨骼模型，为医学研究、手术模拟和个性化治疗提供有力支持。
三维扫描技术获取的数据 需要进行预处理，如去除 噪声、填充孔洞等，以便 于后续的CAD建模。
三维扫描技术的发展趋势 是提高扫描速度和精度， 同时降低成本，使其更加 普及化。
CAD建模软件
CAD建模软件是实现反求设计的关键 工具之一，它能够将三维扫描数据转 化为精确的CAD模型。
在CAD建模过程中，需要考虑模型的 精度、质量和可制造性等因素，以确 保最终产品的质量和性能。
随着数据规模的增大，数据处理和分析的复杂度也随之增加，需要 高效的算法和强大的计算能力来处理大规模数据。
数据噪声
数据中的噪声和异常值可能对反求设计的精度产生负面影响，需要 进行有效的数据清洗和预处理。
技术与工具的局限性
技术成熟度
反求设计技术尚未完全成熟，仍存在一些技 术难题和挑战，需要不断研究和改进。
03
原型制作有助于验证设计模型的可行性和正确性， 为后续产品开发和生产提供依据。
创新设计
01
反求设计不仅仅是仿制和复制，更是一种创新设计的
ห้องสมุดไป่ตู้
过程。
02
在反求设计中，通过对原有产品的分析、评价和改进
，可以发现产品的优点和不足，从而进行创新设计。
第六讲反求工程设计
❖ 测量方法：操作者手 持测量手臂，末端探 针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录 坐标和探针手柄方向， 通过串口线传到各种 软件包上
精度低，范围大
FaroARM手动式
Cimcore 手动式
光学测量机
❖ 激光三角形法 ❖ 激光测距法 ❖ 投影光栅法 ❖ 图像分析法
特点：高速测量，短时间内测量大量的点 缺点：对表面粗糙和表面漫反射率敏感（如透明、高光）
❖ 非接触式
光学测量 声学测量 磁学测量
❖ 破坏式——自动断层扫描
接触式测量机
❖ 工作方式：点触发，连续或间断式数据采集 ❖ 特点：不受物体表面颜色及光照的限制，对物体边界也能产
生准确的测量结果 ❖ 缺点：由于测头的限制，可能丢失某些测头不可到达的细节
数据 不能测量软材料 测量速度受到机构运动的限制
（6）反求对象系列化、模块化分析。分析反求对象时，要做 到思路开阔，要考虑到所引进的产品是否已经系列化了，是否为 系列型谱中的一个，在系列型谱中是否具有代表性，产品的模块 化程度如何等具体问题，使在设计制造时少走弯路，提高产品质 量，降低成本，生产出多品种、多规格、通用化较强的产品，提 高产品的市场竞争力。
l）采用反判法编制工艺规程。以零件的技术要求如尺寸精度、形 位公差、表面质量等为依据，查明设计基准，分析关键工艺，优选加 工工艺方案，并依次由后向前递推加工工序，编制工艺规程。
2）改进工艺方案，保证引进技术的原设计要求。在保证引进技 术的设计要求和功能的前提条件下，局部地改进某些实现较为困难的 工艺方案。对反求对象进行装配分析主要是考虑用什么装配工艺来保 证性能要求。
6.2 反求工程的研究对象及研究内容
1. 反求对象分析
（1）反求对象设计指导思想、功能原理方案分析。 要分析一个产品，首先要从产品的设计指导思想分析入手。 产品的设计指导思想决定了产品的设计方案，深入分析并掌握 产品的设计指导思想是分析了解整个产品设计的前提。
精度低，范围大
FaroARM手动式
Cimcore 手动式
光学测量机
❖ 激光三角形法 ❖ 激光测距法 ❖ 投影光栅法 ❖ 图像分析法
特点：高速测量，短时间内测量大量的点 缺点：对表面粗糙和表面漫反射率敏感（如透明、高光）
❖ 非接触式
光学测量 声学测量 磁学测量
❖ 破坏式——自动断层扫描
接触式测量机
❖ 工作方式：点触发，连续或间断式数据采集 ❖ 特点：不受物体表面颜色及光照的限制，对物体边界也能产
生准确的测量结果 ❖ 缺点：由于测头的限制，可能丢失某些测头不可到达的细节
数据 不能测量软材料 测量速度受到机构运动的限制
（6）反求对象系列化、模块化分析。分析反求对象时，要做 到思路开阔，要考虑到所引进的产品是否已经系列化了，是否为 系列型谱中的一个，在系列型谱中是否具有代表性，产品的模块 化程度如何等具体问题，使在设计制造时少走弯路，提高产品质 量，降低成本，生产出多品种、多规格、通用化较强的产品，提 高产品的市场竞争力。
l）采用反判法编制工艺规程。以零件的技术要求如尺寸精度、形 位公差、表面质量等为依据，查明设计基准，分析关键工艺，优选加 工工艺方案，并依次由后向前递推加工工序，编制工艺规程。
2）改进工艺方案，保证引进技术的原设计要求。在保证引进技 术的设计要求和功能的前提条件下，局部地改进某些实现较为困难的 工艺方案。对反求对象进行装配分析主要是考虑用什么装配工艺来保 证性能要求。
6.2 反求工程的研究对象及研究内容
1. 反求对象分析
（1）反求对象设计指导思想、功能原理方案分析。 要分析一个产品，首先要从产品的设计指导思想分析入手。 产品的设计指导思想决定了产品的设计方案，深入分析并掌握 产品的设计指导思想是分析了解整个产品设计的前提。
第八章反求工程与创新设计-资料.ppt
6．确定产品中零件的精度： 精度是衡量反求对象性能的重要指标，
是评价反求设计产品质量的主要技术参数之 一。科学合理地进行精度分配，对提高产品 的装配精度和力学性能至关重要。
一、技术引进的基本原则 1．待引进的技术项目首先要是国内或本单位的急需 关键技术。 2．待引进的技术必须是科技含量高的先进技术。 3．要有技术和经要能产生良好的社会经济效 益。
引进技术的应用与开发一般要经历以下 过程：
⑴应用过程——学会对引进的产品或生产设 备等硬件技术的操作、使用、维修，令其在 生产中发挥作用，并创造经济效益。
一、技术引进与反求工程
技术引进是吸收国外先进技术，促进 民族经济高速增长的战略措施。
反求工程就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，它 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 行系统地分析和研究，探索掌握其关键技 术，进而开发出同类的先进产品。
反求工程概念：
把别人的先进科技成果加以引进，消 化吸收，改进提高，或进行创新设计，近 而发展自己的新技术、开发新产品，是发 展民族经济的捷径，我们称这一过程为反 求工程。
二、反求工程的过程
1．产品的引进过程:先调查研究、保证国 内急需或国际领先。
2．引进技术的应用过程：学会引进产品或设备 的技术操作及维修，了解结构和生产工艺、技术。
3.懂得反求设计不等于照抄照搬，创造性 才是反求设计的精髓。
第一节 反求设计概述
介绍反求工程的基本概念、研究内容、研 究特点和设计程序
一些发达国家在计算机技术、微电子技术、 人工智能技术、生命科学技术、信息工程技术 、材料科学技术、空间科学技术、制造科学技 术等领域处于领先地位，因此，引进发达国家 的先进技术为己用，是发展本国经济的最佳途 径。
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收、改进提高，再进行创新设计，进而发展自己的新技术， 是发展民族经济的捷径，称这一过程为反求工程（reverse engineering） 。
.,
7
反求设计（reverse design）反求工程设计
• 反求设计是以先进的产品或技术作为对象，进行深入的分 析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上， 开发出同类型创新产品的设计。
反求工程设计
实物样件 数字化测量
二维图样、技 术文档
CAD模型重构
快速成型RP
产品样件
仿制改制产品 CAD/CAE系统
CAM系统 模具
新产品
.,
PD M 系 统
18
反求工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
反求工程设计
产品 实物
数字 测量
反求工程软件：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
.,
17
反求工程流程图
反求工程设计
数字化设计——反求工程
.,
1
反求工程设计
引子
日本在第二次世界大战结束时,国家经济几乎处于瘫 痪状态，1950年国民生产总值仅为英国的1／29，法国 的1／38，经济上落后于欧洲先进国家二三十年,但在后 来的30余年中却以惊人的速度一跃而为仅次于美国的世 界第二号经济强国.
战后日本经济为什么会得到高速发展呢?
.,
10
反求工程设计程序
反求工程设计
.,
11
反求设计与传统设计
反求工程设计
.,
12
• 传统设计： how to do?
• 反求设计： why have they make it in this way?
反求工程设计
传统设计过程是一个主动的创造性活动. 而反求设计过程则是一种高起点的、先
被动后主动的创造性活动。
数据 处理
三维 重构
坐标 配准
设计 数据
CAD 模型
.,
误差 分析
19
数字化测量
反求工程设计
数字化测量是反求工程的基础，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。
.,
20
数字化测量— 测量设备
反求工程设计
接触式测量
非接.触, 式测量
21
数字化测量— 测量设备
• 美国人发明的晶体管技术原来仅用于军事领域。日本
SONY公司买到晶体管专利技术后，进行反求研究，移植 于民用领域，开发出晶体管半导体收音机，占领了国际市 场。
.,
4
案例2 本田摩托
反求工程设计
• 日本本田公司对世界各国500多种型号的摩托车进行反求 研究，对不同技术条件下的技术特点加以分析解剖，综合 其优点，研制出耗油少、噪声小、成本低、造型美的新型 本田摩托车，风靡世界。
.,
2
日本是应用的最好的国家反求工程设计
• 日本正是采用了旨在引进国外先进技术的“吸收性战略”， 1945—1970年用60亿美元引进国外先进技术，并投资 150亿美元进行消化吸收，取得26000项技术成果。成功 的技术引进使日本节省了约9／10的研究费用和约2／3的 研究时间。
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案例1 晶体管半导体收音机反求工程设计
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反求工程设计
• 反求工程是多种创新技法的综合：它至少是逆向、发散、 综合等思维方法和移植、组合、变异等多种创新技法的综 合应用。
• 反求工程（技术引进）有三个层次：应用、消化、创新。
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反求工程背景
反求工程设计
反求工程（Reverse Engineering, RE）,也称逆向工 程、反向工程等。
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反求与仿制
反求工程设计
• 反求技术的发展基础是仿制技术，但近年来反求技术的 内涵已有了很大的发展，因此反求技术并不同于仿制技术。
• 实物仿制的着眼点在于制造出和原有实物相同的产品。
• 反求设计的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计后而 制造出新的产品 反求设计强调在剖析先进产品时，要吃 透原设汁，找出原设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技 术，尤其要找出原设计中的缺陷；然后在再设计中突破原 设计的局限，在较高的起点上，以较短的时间设计出竞争 力更强的创新产品。因此反求设计避免了“侵仅”的法律 问题。
(4)对产品的零、部件进行测绘
(5)对产品的零件公差与配合公差进行分析
(6)对产品中零件的材料进行分析
(7)对产品的工作性能进行分析
(8)对产品的造型进行分析
(9)对产品的维护与管理进行分析
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反求工程设计
（10）工艺分析 许多引进设备的关键技术主要是先进的工 艺决窍，国外某些工厂视先进工艺为生命线，严格保密。 因而对加工、装配工艺的分析，对加工—精度及精度分配 的反求，是重要而又细致的工作。如硬度大于350HBS的 硬齿面齿轮用螺旋槽砂轮磨削，既能保证高精度,又能达 到高效率；而直径较大的硕齿颁齿轮，在没有大磨削设备 的分件下，可以通过研合达到精度要求。
反求工程起源于精密测量和质量检验，它是设计下游 向设计上游反馈信息的回路。
20世纪90年代以来，反求工程技术被放到大幅度缩短 新产品开发周期和增强企业竞争能力的主要位置上。
反求工程所需硬软件：
• 测量设备
• 反求设计软件
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反求工程背景
反求工程设计
接触式三坐标测量仪 非触式三坐标测量仪
工业CT测量机
基于平板探测器X射线成像系统
医学CT测量
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反求工程设计
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案例3 转炉
反求工程设计
• 1957年日本从奥地利引进顶吹氧气转炉，通过使用进行 多项技术改造，并在此基础上研制出新型转炉，作为专利 向英、美、意等发达国家出口。6年后日本转炉炼钢率竟 居世界之首。
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一 概论
反求工程设计
• 反求工程：在现代社会中，科技成果的应用已成为推动生产 力发展的重要手段。把别国的科技成果加以引进、消化、吸
• 反求设计强调剖析原产品时在“求”上狠下功夫，吃透原 设计；而再设计时在“改”和“创”上作文章，力图在较 高起点上设计出竞争力更强的创新产品。
.,实物（硬件）的反求设计 技术资料（技术资料）的反求设计
反求工程的研究内容
(1)探索原产品的设计思想
(2)探索原产品的原理方案设计
(3)研究产品的结构设计
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反求设计（reverse design）反求工程设计
• 反求设计是以先进的产品或技术作为对象，进行深入的分 析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上， 开发出同类型创新产品的设计。
反求工程设计
实物样件 数字化测量
二维图样、技 术文档
CAD模型重构
快速成型RP
产品样件
仿制改制产品 CAD/CAE系统
CAM系统 模具
新产品
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PD M 系 统
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反求工程关键技术
1. 数字化测量 2. 测量数据预处理 3. 三维重构 4. 坐标配准 5. 误差分析
反求工程设计
产品 实物
数字 测量
反求工程软件：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
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反求工程流程图
反求工程设计
数字化设计——反求工程
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1
反求工程设计
引子
日本在第二次世界大战结束时,国家经济几乎处于瘫 痪状态，1950年国民生产总值仅为英国的1／29，法国 的1／38，经济上落后于欧洲先进国家二三十年,但在后 来的30余年中却以惊人的速度一跃而为仅次于美国的世 界第二号经济强国.
战后日本经济为什么会得到高速发展呢?
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10
反求工程设计程序
反求工程设计
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11
反求设计与传统设计
反求工程设计
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• 传统设计： how to do?
• 反求设计： why have they make it in this way?
反求工程设计
传统设计过程是一个主动的创造性活动. 而反求设计过程则是一种高起点的、先
被动后主动的创造性活动。
数据 处理
三维 重构
坐标 配准
设计 数据
CAD 模型
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误差 分析
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数字化测量
反求工程设计
数字化测量是反求工程的基础，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。
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20
数字化测量— 测量设备
反求工程设计
接触式测量
非接.触, 式测量
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数字化测量— 测量设备
• 美国人发明的晶体管技术原来仅用于军事领域。日本
SONY公司买到晶体管专利技术后，进行反求研究，移植 于民用领域，开发出晶体管半导体收音机，占领了国际市 场。
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案例2 本田摩托
反求工程设计
• 日本本田公司对世界各国500多种型号的摩托车进行反求 研究，对不同技术条件下的技术特点加以分析解剖，综合 其优点，研制出耗油少、噪声小、成本低、造型美的新型 本田摩托车，风靡世界。
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日本是应用的最好的国家反求工程设计
• 日本正是采用了旨在引进国外先进技术的“吸收性战略”， 1945—1970年用60亿美元引进国外先进技术，并投资 150亿美元进行消化吸收，取得26000项技术成果。成功 的技术引进使日本节省了约9／10的研究费用和约2／3的 研究时间。
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案例1 晶体管半导体收音机反求工程设计
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反求工程设计
• 反求工程是多种创新技法的综合：它至少是逆向、发散、 综合等思维方法和移植、组合、变异等多种创新技法的综 合应用。
• 反求工程（技术引进）有三个层次：应用、消化、创新。
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反求工程背景
反求工程设计
反求工程（Reverse Engineering, RE）,也称逆向工 程、反向工程等。
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反求与仿制
反求工程设计
• 反求技术的发展基础是仿制技术，但近年来反求技术的 内涵已有了很大的发展，因此反求技术并不同于仿制技术。
• 实物仿制的着眼点在于制造出和原有实物相同的产品。
• 反求设计的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计后而 制造出新的产品 反求设计强调在剖析先进产品时，要吃 透原设汁，找出原设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技 术，尤其要找出原设计中的缺陷；然后在再设计中突破原 设计的局限，在较高的起点上，以较短的时间设计出竞争 力更强的创新产品。因此反求设计避免了“侵仅”的法律 问题。
(4)对产品的零、部件进行测绘
(5)对产品的零件公差与配合公差进行分析
(6)对产品中零件的材料进行分析
(7)对产品的工作性能进行分析
(8)对产品的造型进行分析
(9)对产品的维护与管理进行分析
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反求工程设计
（10）工艺分析 许多引进设备的关键技术主要是先进的工 艺决窍，国外某些工厂视先进工艺为生命线，严格保密。 因而对加工、装配工艺的分析，对加工—精度及精度分配 的反求，是重要而又细致的工作。如硬度大于350HBS的 硬齿面齿轮用螺旋槽砂轮磨削，既能保证高精度,又能达 到高效率；而直径较大的硕齿颁齿轮，在没有大磨削设备 的分件下，可以通过研合达到精度要求。
反求工程起源于精密测量和质量检验，它是设计下游 向设计上游反馈信息的回路。
20世纪90年代以来，反求工程技术被放到大幅度缩短 新产品开发周期和增强企业竞争能力的主要位置上。
反求工程所需硬软件：
• 测量设备
• 反求设计软件
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反求工程背景
反求工程设计
接触式三坐标测量仪 非触式三坐标测量仪
工业CT测量机
基于平板探测器X射线成像系统
医学CT测量
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反求工程设计
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案例3 转炉
反求工程设计
• 1957年日本从奥地利引进顶吹氧气转炉，通过使用进行 多项技术改造，并在此基础上研制出新型转炉，作为专利 向英、美、意等发达国家出口。6年后日本转炉炼钢率竟 居世界之首。
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一 概论
反求工程设计
• 反求工程：在现代社会中，科技成果的应用已成为推动生产 力发展的重要手段。把别国的科技成果加以引进、消化、吸
• 反求设计强调剖析原产品时在“求”上狠下功夫，吃透原 设计；而再设计时在“改”和“创”上作文章，力图在较 高起点上设计出竞争力更强的创新产品。
.,实物（硬件）的反求设计 技术资料（技术资料）的反求设计
反求工程的研究内容
(1)探索原产品的设计思想
(2)探索原产品的原理方案设计
(3)研究产品的结构设计