逆向工程设计方法

实物逆向
实物逆向以产品实物为依据，对产品的设计原 理、结构、材料、精度、制造工艺、包装、使 用等方面进行分析研究和再创造，最终研制出 与原型产品相近或更佳的新产品。
实物逆向的对象可以是整个产品，也可以是部 件、组件或零件。
逆向的内容则包括功能逆向、性能逆向、方案、 结构、材质、精度、使用规范等众多方面的逆 向。
日本政府和企业普遍认为对别国先进产品和先进 技术的引进、消化、吸收、改进和挖潜，是自身发展 的一条捷径。观点很快被事实验证，由此引发了逆向 设计（Reverse Design）的概念。
逆向工程的出现和发展
明确提出逆向工程（Reverse Engineering）这 个术语并作为一门学问和实用技术进行系统研究则 是近30年的事情。
验性能指标。对不满足要求者，重复以上过程，直至达到零件的设 计要求。
逆向工程的关键技术
逆向工程中的测量技术 接触式测量方法 非接触式测量方法
产品建模技术 测量数据的分割 表面片的拟合技术
快速成形技术
逆向工程
点云
实物扫描
CAD实 体建模
新构思
质量检测
RPM
加工中心
谢谢
逆向工程的定义
逆向工程 (Reverse Engineering）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 有产品进行解剖、深化和再创造，这就是逆向工程的 含义。可以说，逆向设计是对已有设计的再设计，其 中再创造是逆向设计的灵魂。
20世纪80年代初分别由美国3M公司、日本名 古屋工业研究所以及美国UVP公司提出。
逆向工程的出现和发展
逆向工程发展至今，已经成为世界各国在发展经 济中不可缺少的手段和重要策略之一。
据统计，各国70%以上的技术源于国外，逆向工 程作为掌握、改进和发展技术的一种手段，可使产品 研制周期缩短40%以上，从而极大地提高了生产率。 逆向工程的实际应用为许多企业的发展带来了生机， 进而为创新设计和各种新产品开发奠定了良好基础。
逆向设计中重建具有复杂曲面零件原型的CAD模型 是一件困难的工作。
首先，需要从测量数据中提取零件原型的几何特征，即按测
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
法来获取零件原型所具有的设计与加工特征。
然后，将分割后的三维数据在CAD系统中进行表面模型拟合， 并通过各表面片的求交与拼接获取零件原型表面的CAD 模型。对 于重建的CAD模型还需要进行检验与修正，即根据获得的CAD模型 重新加工出样品，以检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试
测绘
测绘中应注意以下问题： ① 尺寸、精度 一般产品出厂前要经磨合试验和性
能试验。试验后零件的尺寸、形状、边面状态等会 有变化，要逆向其原始状态（装配前的状态）。 ② 无损检测 对样机的零件测绘一般不允许有损伤， 因此应尽量使用无损检测方法，如用激光技术、光 谱技术、三维全息照相显示技术等。 ③ 原型数字化 对于具有复杂曲面的实物，一般需 利用三维测量和CAD技术进行逆向。其测量过程主 要解决的问题是零件原型的数字化。目前，通常采 用三坐标测量机（CMM）或激光扫描等测量装置来 获取零件原型表面点的三维坐标值。
在实际操作中，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。
正设计与逆向设计
人们通称的设计，一般指正设计，它是一个从无 到有的产品设计过程。设计人员首先根据市场需求， 提出目标和技术要求，进行功能设计，创造新的方案， 经过一系列的设计活动变为产品。概括的说，正设计 是由未知到已知、由想象到现实的过程：
讲述内容
逆向工程的出现和发展
逆向工程的定义
逆向对象类别
测量技术
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逆向工程的关键技术 产品建模技术
快速成形技术
逆向工程的出现和发展
20世纪60 年代，日本为了恢复和振兴经济，提 出科技兴国和大力发展制造业的方针：“一代引进， 二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”， 并对机床、汽车、电子、光学设备和家电等行业的发 展给予优惠政策。
通过消化、吸收 进行再创造
具有市场竞争 力的新产品
逆向工程的应用背景
（1）没有设计资料或设计资料不完整； （2）当要设计需要通过实验测试才能定型
的工件模型时。 （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
逆向对象类别
从工程技术角度看，逆向对象可概括为三类：
实物逆向 软件逆向 影像逆向
市场需求分析
功能分析
产品
设计人员创造性活动
正设计与逆向设计
逆向设计是从已知事物的有关信息（包括硬件、 软件、照片、广告、情报等）去寻求这些信息的科学 性、技术性、先进性、经济性、合理性和改进的可能 性等。要回溯这些信息的科学依据，即充分消化和吸 收，进而在此基础上进行改进、挖潜和再创造。
已知一个确定的事情 （产品、照片或资料）
实物逆向
实物逆向有两项基本工作，即逆向分析与逆向设计。
其一般过程如图所示。
部件、总装简图
部件、总装图
原型 实物
性能测试
校对、审核、工艺 审查、标准化审查
功能原理分析
分解
绘制草图
设计思想逆向
材料、技术条件逆向
审核 工艺分析 绘制零件图
测量并确定尺寸及公差
装配图审查
评价
逆向产品方案， 技术设计及评价
产品试制
试验与反馈
新产品
实物逆向
在实物逆向中，试验、测绘和逆向设计是 重要工作，需要精心设计和仔细进行。
1.试验方案和试验方法 2.测绘 3.逆向设计
试验方案和试验方法
在实物未解体前对其功能、性能等进行全面试验 考核，测试其可行功能和性能指标。为此，应充分考 虑以下各点： ① 根据样本、使用说明书，摸清有哪些功能指标； ② 根据试验要求，制定试验条件和试验规范，并选 择合适的试验台及相应测试仪器仪表； ③ 对试验结果数据进行科学处理； ④ 若试验中出现故障，进行详细记录和深入分析， 为排除故障或改进设计提供依据。
逆向设计
逆向设计指测绘后对关键问题的分析和反设计 问题。测绘完以后要将被测对象变成完整图纸或模型， 还需根据对零件工作特性的分析（必要时需要通过试 验测试）进行各种标注和提出技术要求。对于特殊形 状的曲线应通过优化设计逆向其科学依据。对于箱体 等结构复杂件应采用有限元法去逆向其强度和刚度等。
逆向设计