反求工程
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
确定产品的造型
对产品的外形构型,色彩设计等进行分析,从美学 原则,顾客需求心里,商品价值等角度进行构型设计和色 彩设计.
பைடு நூலகம்
三.应用领域
反求工程（逆向工程）是近年来发展起来的消化，吸收 和提高先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合， 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。世界各国在经济技术发展中，应用反求工程 消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计， 各国百分之七十以上的技术源于国外，反求工程作为掌 握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十 以上，极大提高了生产率。因此研究反求工程技术，对 我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大 的意义。
①实物类:主要是指先进产品设备的实物本身; ②软件类:包括先进产品设备的图样,程序,技术文件等; ③影像类;包括先进产品设备的图片,照片或以影像形式出 现的资料.
反求工程包含对产品的研究与发展,生产制造过程,管理
和市场组成的完整系统的分析和研究.主要包括以下几个方面:
探索原产品设计的指导思想 掌握原产品设计的指导思想是分析了解整个产品设计的前提.如 微型汽车的消费群体是普通百姓,其设计的指导思想是在满足一般功 能的前提下,尽可能降低成本,所以结构上通常是较简化的. 探索 原产品原理方案的设计各种产品都是按定的使用要求设计的,而满足 同样要求的产品,可能有多种不同的形式,所以产品的功能目标是产 品设计的核心问题.产品的功能概括而论是能量, 物料信号的转换.例 如,一般动力机构的功能通常是能量转换,工作机通常是物料转换,仪 器仪表通常是信号转换.不同的功能目标,可引出不同的原理方案.设 计一个夹紧装置时,把功能目标定在机械手段上,则可能设计出斜楔 夹紧,螺旋夹紧,偏心夹紧,定心夹紧,联动夹紧等原理方案;如把功能目 标确定扩大,则可设计出液动,气动,电磁夹紧等原理方案.探索原产品 原理方案的设计,可以了解功能目标的确定原则,这对产品的改进设 计有极大帮助.
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。
现代设计理论与方法第7章反求工程设计
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
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 案例分享
反求工程案例分享反求工程是指根据已知结果或现象推导出相关的工程设计、参数或方法。
下面将列举10个反求工程的案例分享：1. 案例一：根据已知建筑物的设计需求，通过逆向计算得出所需的基础承载力。
根据建筑物的重量、地基土壤的承载能力等因素，通过反求工程得出合适的基础设计参数。
2. 案例二：根据已知的流量和管道长度，反求出管道的直径。
通过流体力学的计算方法，根据所需的流速和管道材料的摩擦阻力等因素，反向计算出合适的管道直径。
3. 案例三：根据已知的电路参数，反求出电路中的未知元件值。
通过电路分析和计算，根据已知的电压、电流和电阻等参数，反向推导出电路中的未知元件值。
4. 案例四：根据已知的机械系统的运动学参数，反求出系统的动力学参数。
通过动力学分析和运动学方程，根据已知的速度、加速度和质量等参数，反向计算出系统的力和力矩。
5. 案例五：根据已知的声音信号和传感器的响应特性，反求出信号源的特性。
通过声学信号处理和传感器的响应模型，根据已知的接收信号和传感器响应，反向计算出信号源的频率、幅度和相位等特性。
6. 案例六：根据已知的地震波形和结构的响应，反求出结构的刚度和阻尼参数。
通过地震工程分析和振动响应计算，根据已知的地震波形和结构的响应，反向计算出结构的刚度和阻尼参数。
7. 案例七：根据已知的气象数据和建筑物的能耗，反求出建筑物的能源利用效率。
通过能源分析和气象数据统计，根据已知的气温、湿度和建筑物的能耗数据，反向计算出建筑物的能源利用效率。
8. 案例八：根据已知的水质和污染源的位置，反求出污染源的排放浓度。
通过水质模型和污染扩散方程，根据已知的水质监测数据和污染源的位置，反向计算出污染源的排放浓度。
9. 案例九：根据已知的交通流量和道路参数，反求出道路的通行能力。
通过交通流模型和道路设计参数，根据已知的交通流量和车速，反向计算出道路的通行能力。
10. 案例十：根据已知的物料流量和工艺要求，反求出生产线的生产能力。
反求工程
关键技术
• • • 1 实物原型的数字化技术 实物样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 何坐标数据的过程。随着传感技术、控制技术、制造技术等相关技术的发展，出现了 各种各样的数字化技术，如图所示。 2数据点云的预处理技术 以上获得的数据一般不能直接用于曲面重构，因为：1)对于接 数据点云的预处理技术 触式测量，由于测头半径的影响，必须对数据点云进行半径补偿；2)在测量过程中，不 可避免会带进噪声、误差等，必须去除这些点；3)对于海量点云数据，对其进行精简也 是必要的。包括：半径补偿 、数据插补、数据平滑、点云数据精简、不同坐标点云的 数据插补、 半径补偿 数据插补 数据平滑、点云数据精简、 归一化 3 三维重构基本方法 复杂曲面的CAD重构是逆向丁程研究的重点。而对于复杂曲面产品来说，其实体 模型可由曲面模型经过一定的计算演变而来，因此曲面重构是复杂产品逆向工程的关 键。包括：多项式插值法、双三次 多项式插值法、 多项式插值法 双三次Bspline法 法 法、Coons法、三边Bezier曲面法、BP神经网络法、 法 三边 曲面法、 神经网络法、 曲面法 神经网络法 4 曲线曲面光顺技术 在基于实物数字化的逆向工程中，由于缺乏必要的特征信息，以及存在数字化误 差，光顺操作在产品外形设计中尤为重要。根据每次调整的型值点的数值不同，曲线/ 曲面的光顺方法和手段主要分为整体修改和局部修改。光顺效果取决于所使用方法的 原理准则。方法有：最小二乘法、 能量法回弹法、 基于小波的光顺技术 最小二乘法、 最小二乘法 能量法回弹法、 5 逆向工程的误差分析与品质分析
研究内容
• 反求工程技术的研究对象多种多样 所包含 反求工程技术的研究对象多种多样,所包含 的内容也比较多,主要可以分为以下三大类 主要可以分为以下三大类: 的内容也比较多 主要可以分为以下三大类 • ①实物类:主要是指先进产品设备的实 物本身; • ②软件类:包括先进产品设备的图样,程 序,技术文件等; • ③影像类;包括先进产品设备的图片,照 片或以影像形式出现的资料
简述反求工程技术的原理
简述反求工程技术的原理反求工程技术是一种通过逆向分析和研究现有产品或系统的运行原理和结构，以实现逆向设计、逆向制造或逆向仿制的技术方法。
它应用于多个领域，如工业、电子、软件和通信等。
反求工程技术的原理基于以下几个方面：1. 逆向工程原理：反求工程的核心原理是通过逆向分析目标系统或产品的结构、功能和行为，以揭示其内部机制和开发过程。
逆向工程主要包括逆向设计、逆向工程和逆向仿制三个方面。
逆向设计是通过反向设计产品的外观、结构和材料等方面的特征，推导出产品的设计思路和制造工艺。
逆向工程是通过对产品或系统的运行原理和行为进行逆向分析，揭示其内部结构和功能。
逆向仿制是基于逆向工程的结果，进行类似或相似产品的制造和生产。
2. 逆向分析原理：逆向分析是反求工程技术中最关键的步骤之一。
通过逆向分析，可以了解产品或系统的功能、结构和性能等关键指标，确定其工作原理和核心技术。
逆向分析通常包括以下几个主要步骤：收集目标产品或系统的各种信息和数据；通过逆向工程技术手段，对这些信息和数据进行处理和解析；根据解析结果，推导出产品或系统的内部结构和功能；通过模拟和测试等方法，验证逆向分析的正确性和可靠性。
3. 逆向工程技术手段：为了实现反求工程，需要运用一系列逆向工程技术手段。
逆向工程技术手段可以分为硬件逆向工程和软件逆向工程两大类。
硬件逆向工程主要是针对电子产品、机械设备等物理实体进行逆向分析和研究，常用的技术手段包括：X光扫描和成像技术、光学显微镜和电子显微镜等。
软件逆向工程主要是针对软件系统进行逆向分析和研究，常用的技术手段包括：反汇编、逆向编译和调试等。
4. 数据获取和处理：反求工程技术需要大量的目标产品或系统的数据和信息来进行分析和研究。
数据获取主要分为可用数据和潜在数据两种类型。
可用数据是指可以直接获得的产品或系统的信息和数据，如产品的外观、组成部分和测试数据等。
而潜在数据是指无法直接获取的、但可能对逆向分析有用的信息，如产品的故障现象、工作环境和材料特性等。
逆向工程技术
被集成到逆向软件中
三、数据处理
2．多视对齐
Polyworks的IMAlign模块
三、数据处理
2．多视对齐
粘贴特征点
三、数据处理
3．数据光顺
在汽车、摩托车覆盖件的应用中，对表面的光顺性往往有很高的 要求，通常要求达到A级(Class A)曲面品质。
逆向工程技术
一、逆向工程技术概述
1. 概念
正向工程（或顺向工程） 逆向工程(Reverse Engineering)(也称反求工程、反向工程等)：将实物 转化为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。
一、逆向工程技术概述
2. 应用领域
对产品外形有特殊美学要求的领域，为了方便产品的美学评价，需 要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型.
G0连续：位置连续，即曲面间没有缝隙，但可能有锐利边缘，不常用。
G1连续：切线连续，制作简单，成功率高，常用于小家电面的相交处。
G2连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是A级曲面的最低标准。
G3连续：曲率的变化率连续 G4连续：曲率变化率的变化率连续
反光效果完美，通常用于汽车设计
数据光顺：对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian) 滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波，在Imageware软件 中即提供了这三种滤波方式
二、数据获取
2. 测量设备
三坐标测量机(CMM)
悬臂式
桥式
便携式
龙门式
二、数据获取
2. 测量设备
非接触式扫描仪 德国：GOM公司的ATOS，Steinbichler公司的COMET 瑞士：FARO公司的激光扫描仪 韩国：SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪 美国：Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪，CGI公司的
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。
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
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。
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实例
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人体数据扫描、三角面片处理、雕塑快速成型加 工制作的整套解决方案
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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。
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 跨越式发展的关键。
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这种测头价格昂贵，目前尚未在坐标测量机上广泛采用。 坐标测量机主要优点是测量精度高，适应性强，但一般 接触式测头测量效率低，而且对一些软质表面无法进行 逆向工程测量。
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层析法
层析法是近年来发展的一种反求工程逆向 工程技术
将研究的零件原形填充后，采用逐层铣削 和逐层光扫描相结合的方法获取零件原 形不同位置截面的内外轮廓数据，并将 其组合起来获得零件的三维数据。
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反求工程（逆向工程）的应用领域
在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设 计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估 设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩 小比例的物体投视图的方法，此时需用反求工 程的设计方法。
修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等， 此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借 助反求工程技术抽取零件原形的设计思想，指 导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想 的一种渐近过程。
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反求工程（逆向工程）四个阶段
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。
公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字 化
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应用领域
工业领域
工业产品的检测与测量、产品及模具的逆向工程 (汽车，航空，家电工业) 零部件形状变形检测、形状测量、研究测量、 工业在线检测 工业产品造型中的逆向三维重构 设计物理模型转换到数字模型 工业产品及零部件的质量检测 工业品的解析与仿制 工业研究实验的检测工具 模具设计与检测领域
层析法的优点在于任意形状，任意结构零 件的内外轮廓进行测量，但测量方式是 破坏性的。
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非接触式逆向工程测量方法
非接触式测量根据测量原理的不同，大 致有光学测量、超声波测量、电磁测量 等方式。
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非接触式逆向工程测量方法
基于光学三角型原理的逆向工程扫描法 这种测量方法根据光学三角型测量原理，以光 作为光源，其结构模式可以分为光点、单线条、 多光条等，将其投射到被测物体表面
第三节 现代设计方法
反求工程
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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。
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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、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。
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据统计，百分之七十以上的技术源于国 外，反求工程作为掌握技术的一种手段， 可使产品研制周期缩短百分之四十以上， 极大提高了生产率。
研究反求工程技术，对我国国民经济的 发展和科学技术水平的提高，具有重大 的意义。
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反求工程（逆向工程）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 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。
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反求工程（逆向工程）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。
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反求工程（逆向工程）四个阶段
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。
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常用的测量方法
接触式测量方法 --坐标测量机
坐标测量机是一种大型精密的三坐标标测量仪器，可以 对具有复杂形状的工件的空间尺寸进行逆向工程测量。
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。
九十年代初，英国Renishaw公司研制出一种三维力一 位移传感的扫描测量头，该测头可以在工件上滑动测量， 连续获取表面的坐标信息，扫描速度可达8米/秒，数字 化速度最高可达500点/秒，精度约为0.03mm。
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应用领域
民用领域
三维彩色数字摄影、三维型面检测 人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字 雕塑、三维面容识别
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸 的模拟与评价
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 三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游戏 中三维模型的输入与建立
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反求工程（逆向工程）的关键技术
反求工程（逆向工程）具有与传统设计 制造过程截然不同的设计流程。
在反求工程中，按照现有的零件原形进 行设计生产，零件所具有几何特征与技 术要求都包含在原形中；
在传统的设计制造中，按照零件最终所 要承担的功能以及各方面的影响因素， 进行从无到有的设计。
反求工程更强调集百家之长，在原有技术基础上 进行创新和开拓延伸，形成更高层次的新技术 或新产品。
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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。
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立体视觉测量面临的最大困难是空间特征点在 多幅数字图象中提取与匹配的精度与准确性等 问题。
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应用领域
(1) 新零件的设计，主要用于产品的改型
(2) 已有零件的复制，再现原产品的设计
(3) 损坏或磨损零件的还原。 (4) 数字化模型的检测，例如检验产品的 变形分析、焊接质量等，以及进行模型 的比较。
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非接触式逆向工程测量方法
基于工业CT断层扫描图像逆向工程法 这种测量方法对被测物体进行断层截面扫描,以 X射线的衰减系数为依据，经处理重建断层截
面图像
根据不同位置的断层图像可建立物体的三维信 息。
该方法可以对被测物体内部的结构和形状进行 无损测量。
该方法造价高，测量系统的空间分辨率低，获 取数据时间长，设备体积大。
采用光电敏感元件在另一位置接收激光的反射 能量
根据光点或光条在物体上成象的偏移，通过被 测物体基平面、象点、象距等之间的关系计算 物体的深度信息
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非接触式逆向工程测量方法
基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法 这种测量方法将光栅条纹投射到被测物 体表面，光栅条纹受物体表面形状的调 制，其条纹间的相位关系会发生变化， 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。
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某汽车模具厂现场扫描的实例
三维扫描仪对物体多方位多 角度进行拍摄
利用被测物体表面的特征 点或者标记点自动拼接后 获得的完整点云数据
经过对原始数据进行除 噪、取样后获得高质量
的点云数据
从点云数据中提取特征 线、边界线
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逆向软件中建成 模型
在逆向件中数模对比分析， 检验产品
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。
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在机械制造领域应用多年的仿制技术，是反求工 程的发展基础。
反求工程不是传统意义上的“仿制”，而是基于 原型的再设计。
从应用目标来看，实物仿制的着眼点在于制造出 与实物相同的产品；而反求工程的着眼点则在 于对原始设计的还原与再设计，而后制造出和 原有实物“形似”而且“神似”的产品；
美国LLNL实验室研制的高分辨率ICT系统测量
精度为0.01mm。
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非接触式逆向工程测量方法
立体视觉测量方法 立体视觉测量是根据同一个三维空间点在不同 空间位置的两个（多个）摄象机拍摄的图像中 的视差，以及摄象机之间位置的空间几何关系 来获取该点的三维坐标值。