反求工程

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。
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。
立体视觉测量方法可以对处于两个（多个）摄 象机共同视野内的目标特征点进行测量，而无 须伺服机构等扫描装置。
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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。
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
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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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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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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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。
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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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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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
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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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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。
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；
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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。
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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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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）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。
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
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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ห้องสมุดไป่ตู้
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。
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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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。