淺談逆向工程技術

摘 要:逆向工程技術是根據已經存在的實物模型反向推出產品設計數據(包括設計圖紙或數字模型)的過程。本文簡單介紹了逆向工程技術的概念，實施原理，常用的軟件以及它在工業制造領域的實際應用。

關鍵詞:逆向工程技術實施原理軟件應用

中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0051-01

1 前言

在瞬息萬變的產品市場中，能否快速地生產出合乎市場要求的產品就成為企業成敗的關鍵，而往往我們都會遇到這樣難題，就是客戶給你的只有一個實物樣品或模型，沒有圖樣或CAD數據檔案，工程人員沒法得到準確的尺寸。如果要制造模具就更為煩雜，用傳統的雕刻方法，時間長而效果不佳，這時候你就需要一個一體化的解決方案:從樣品到數據再到產品，逆向工程系統就專門為制造業提供了一個全新、高效的三維制造路線。

逆向工程是以專案方式執行一模型的仿制工作。往往擬仿制的產品沒有原始設計圖檔，而是委托單位交付一件樣品或模型，要求制作單位復制出來。傳統的復制方法是用立體雕刻機或液壓三次元靠模銑床制作出一比一等比例的模具，再進行量產，這種方法稱為類比式復制，無法建立工件尺寸圖檔，也無法做任何的外形修改，已漸漸地為新型數字化的逆向工程系統所取代。

2 逆向工程技術的概念

逆向工程(Reverse Engineering，RE)是對產品設計過程的一種描述。是以目前已有的實物通過三維激光超數及逆向軟件處理，還原為電腦模型，并且可以修改和改進。

逆向工程的實施過程是多領域、多學科的協同過程。從實踐中我們可以得出，逆向工程的整個實施過程包括了從測量數據采集、處理到常規CAD/CAM系統，最終與產品數據管理系統(PDM系統)融合的過程。工程的實施需要人員和技術的高度協同、融合。

3 逆向工程實施原理

逆向工程在CAD/CAM系統中的作用逆向工程技術不是一個孤立的技術，它和測量技術及現有CAD/CAM系統有著千絲萬縷的聯系。但是在實際應用過程中，由于大多數工程技術人員對逆向工程技術不夠了解，將逆向工程技術與現有CAD/CAM技術等同起來，用現有CAD/CAM系統的技術水平要求逆向工程技術，往往造成人們對逆向工程技術的不信任和誤解。

從理論角度分析，逆向工程技術能夠按照產品的測量數據重建出與現有CAD/CAM系統完全兼容的三維模型，這是逆向工程技術的最終實現目標。但是我們應該看到，目前人們所掌握的技術，包括工程上的和純理論上的(如曲面建模理論)，都還無法滿足這種要求。特別是針對目前比較流行的大規模“點云”數據建模，更是遠未達到可以直接在CAD系統中應用的程度。因此我們認為，目前逆向工程CAD技術與現有CAD/CAM系統的關系只能是一種相輔相成的關系。現有CAD/CAM系統經過幾十年的發展，無論從理論還是實際應用上都已經十分成熟，在這種狀況下，現有CAD/CAM系統不會也不可能為了滿足逆向工程建模的特殊要求變更系統底層。另一方面，逆向工程技術中用到的大量建模方法完全可以借鑒現有CAD/CAM系統，不需要另外搭建新平臺。

基于這種分析，我們認為逆向工程技術在整個制造體系鏈中處于從屬、輔助建模的地位，逆向工程技術可以利用現有CAD/CAM系統，幫助其實現自身無法完成的工作。有了這種認識，我們就可以明白為什么逆向工程技術始終不是市場上的主流，而大多數CAD/CAM系統又均包含逆向工程模塊或第三方軟件包這樣一種情況。

4 逆向工程技術的常用軟件

逆向工程技術中的常用軟件目前比較著名的有:

(1)Imageware 作為UGNX中提供的逆向工程造型軟，可以處理幾萬至幾百萬的點云數據。根據這些點云數據構造的A級曲面具有良好的品質和曲面連續性。Imageware的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構造曲面模型與實際測量數據之間的誤差以及平面度、真圓度等幾何公差。

(2)CopyCAD，主要處理測量數據的曲面造型。DELCAM的產品涵蓋了從設計到制造、檢測的全過程;包括PowerSHAPE、Power-MILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS-TEAM等諸多軟件產品。CopyCADM系列中的其他軟件可以很好地集成。

(3)RapidForm逆向工程軟件，主要用于處理測量、掃描數據的曲面建模以及基于CT數據的醫療圖像建模，還可完成藝術品的測景建模以及高級圖形生成。RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面檢測的工具，用戶可以方便地利用以前構造的曲線網格經過縮放處理后應用到新的模型重構過程中。

以上介紹的是目前較常見的逆向工程軟件，在國內能夠見到的商品化的逆向工程軟件均是國外的。國內在逆向工程軟件方面雖然也有研究，但是主要集中在幾所高校。這些研究性軟件還沒有完全具備與國外商業化軟件競爭的條件。

由國內逆向工程領域專業人士參與開發的逆向工程軟件QuickForm 是國內逆向工程軟件中較好的一個。該系統采用先進的幾何引擎，運行穩定性好，具有良好的可操作性。由于開發人員具有豐富的逆向工程實施經驗，因此系統中的功能設置、操作方式符合國內用戶的習慣，這是國外軟件所無法具備的。QuickForm的另一個優勢是價格優勢，QuickForm的價格在同類軟件中具有極強的競爭力。同時，使用國產軟件也是對國內制造業和軟件行業的支持。

5 逆向工程在工業制造領域的實際應用

逆向工程在工業制造領域的實際應用主要包括以下幾個方面:(1)對產品外形美學有特別要求的領域，由于設計師習慣于依賴3D實物模型對產品設計進行評估，因此產品幾何外形通常不是應用CAD軟件直接設計的而是首先制作出全尺寸的木質或粘土模型，然后利用逆向工程技術重建產品數字化模型;(2)當設計需經實驗才能定型的件模型時，通常采用逆向工程的方法;(3)損壞或磨損零件的還原，以便修復或重制;(4)產品的檢測。

在制造業中，逆向工程已成為消化吸收新技術和二次開發的重要途徑之一。作為改進設計的一種重要手段，它有效地加快了新產品響應市場的速度。同時，逆向工程也為快速原型提供了很好的技術支持，成為制造業信息傳遞重要而簡潔的途徑之一。

6 結語

逆向工程技術是一項具備開拓性、實用性和綜合性的技術，利用逆向工程技術進行產品設計，可以提高產品設計的準確性，縮短產品開發周期。隨著各個行業對產品的快速創新設計要求的提高，逆向工程技術必將得到更廣泛的應用。

參考文獻

[1]王宵，等編著.逆向工程技術及其應用.北京:化學工程出版社，2004.

[2]金濤，等編著.逆向工程技術.北京:機械工業出版社，2003.

[3]陳春穎，張革平.逆向工程技術.[期刊論文]-承德職業技術學院學報，2007.