工業設計中產品的逆向設計思路初探

摘 要：隨著工業水平的不斷提高，人們的生活質量以及審美的水平都隨之提高，互聯網的推廣，眾多的消費者對于產品的要求不再局限于質量的提高，對于產品的外在美觀以及品味的要求也在不斷的提高，人們已經不再滿足于產品的基本的功能，這些因素的產生決定著產品在市場的競爭力以及銷售的曲線。對于如何的滿足市場的需求，設計的產品在外觀以及質量上同時占據上位，逆向設計思路在工業設計中的出現無疑為最好的解決辦法，本文將通過對產品中的設計來分析逆向設計的思路以及在工業設計中的應用。

關鍵詞：工業設計；逆向設計；思路；分析

事物都具有相對性，正反兩個方向來維持著平衡，對于逆向設計思路的存在，正向設計思路無疑是設計另一種存在。正向設計是一種從沒有到有的過程，一般的情況下，這種設計方法對產品的預見性比較的差，必須需要通過多次的實驗來測試它的性能，成本比較的高。而逆向設計思路相對于正向設計而言，其是一種具有先進性和創新性的設計方法，是從實物到數字模型的一個方向的設計優化的過程。逆向設計思路的使用范圍比較的廣泛，尤其是在一些設計比較復雜的工業設計當中，這種設計思路對于產品的開發速度以及美感的提升有著一定的推動作用。

1 逆向設計簡介以及應用

逆向設計的過程是指產品的設計師從產品的實物的表面進行相關的數字化的處理，例如一些數據的采集和數據的處理，并且利用可實現的逆向三維造型的設計的軟件來重新的構造產品的三維的CAD模型，然后再進一步的利用CAD等畫圖系統來進行數據分析、再設計、編程、加工的過程。逆向設計的使用通常用于產品的外觀設計。由于逆向的對象不同，逆向的設計可以分為三個類別：實物逆向設計、軟件逆向設計以及影像逆向設計。在工業的設計中主要運用到逆向設計思路的主要有以下幾個方面：1）新產品的開發和設計，主要是用來對新產品的外形的創新設計以及外觀的改型設計；2）對原有的產品的復制，重新還原產品的相關的設計數據；3）對一些損壞或者磨損的產品進行還原；4）在產品的生產過程中，一個產品的設計中必用比較復雜的一些設計，逆向設計會對復雜的產品的特征進行斷面的設計提取數據；5）用于數字化模型的相關檢測，例如可以檢測到產品的形變數據、焊接的質量等問題，還可以進行模型之間的比較；6）在美學以及工程的設計中擁有同等的重要地位，例如在對交通工具的設計領域當中，就廣泛的采用了真實比例的模型來評估產品的美學和工程對于批量的生產是否符合，在此時，逆向設計就會在當中起著重要的作用。

2 逆向設計的硬件條件

在逆向設計的過程中，設計師需要對設計物進行三維數據的采集。所以，硬件檢測設備是逆向設計實施的核心。目前為止所使用到的物體的三維測量方法主要分為兩大類：接觸式測量和非接觸式測量，其中接觸式測量比較的傳統，在對物體進行測量的過程中，需要將測量的探頭和模型的表面進行接觸，這種傳統的測試方法現在發展已經比較的成熟，它的主要優點就是測量的精度比較的高，對被測的模型在材料和外形方面沒有特殊的一些要求，如果對物體的表面特征的曲面進行測量，采用這種測量方法非常的合適。但是，需要注意的是使用這種測量的方法需要接觸的模型的表面，有可能會出現模型表面劃傷或者探頭劃傷的問題，所以不能對一些比較薄或者軟材料的物體進行測量，在測量的過程中需要注意測量的速度。

非接觸式測量方法主要是在現代的測量的基礎上，將電子學、計算機、信息處理等科學技術結合為一體的測量技術。與傳統的接觸性測量方法相比較，非接觸型測量方法具有眾多的優點：掃描的速度快、掃描的精度高等特點。目前比較具有代表性的非接觸型的測量方法主要有激光三角法以及投影光柵法。

3 逆向設計的軟件條件

常見的CAD建模軟件主要是應用到正向的設計當中，與其相比，逆向的軟件條件需要具備數據處理、特征識別、曲線修改以及高級的幾何處理、CAD集成等優點。到目前為止，主要運用到逆向思維設計的專業軟件有四大類，一些比較大型的CAD軟件也會運用到逆向的設計當中。而對于一些學習工業設計的學生和設計師而言，使用比較多的是三維建模軟件是Rhino或者Alias，Rhino具有相應的逆向設計的插件，Rhino的使用可以快速的在原有的模型基礎上快速的重新構造出模型的曲面，并且高精度和光滑度。但是Alias是截止到目前最專業的設計軟件，它的主要特點是將正向設計和逆向設計結合在一起。

雖然用于逆向設計的軟件非常的眾多，但是它們的本質是相同的，利用現有的軟件提供的各種使用工具，按照一定的逆向思維，將建模的策略、結構的分析以及設計的流程相結合，更好的完成曲面的設計。

4 逆向設計的流程

在逆向的設計當中數據的采集、數據的處理以及模型的重新構造是產品設計的三大關鍵：1）模型的數據采集是對產品進行逆向設計的第一步，一般的情況下，根據需要測量的模型的材料以及結構主要有接觸式測量和非接觸式測量來完成的。2）數據的處理結果最終會影響到產品的質量，在數據處理階段一般會對模型進行數據的預處理、數據的分塊、數據的光順、數據優化以及模型的特征提取等工作。3）模型的重新構建主要有三種方案：a.以B-Spline或者NURBS曲面為構造基礎的曲面構造法；b.以三角Bezier曲面為構造基礎的曲面構造法；c.以多面體面為構造基礎的曲面構造法。

5 總結

逆向設計方法在工業的設計當中是一種先進的技術，對工業的設計本身而言只是一種用于設計的手段，它和設計師的理念以及創意并沒有很大的關系，但是，不可忽視的是這種設計手段對設計師的理念以及創意的實施起到了重要的實現作用。相信在不久的將來，逆向設計會達到一個新的高度，為工業的設計帶來意想不到的效果，滿足市場不斷提高的需求。

參考文獻：

[1] 楊艷紅，鐘相強.工業設計中產品的逆向設計方法研究.機械設計，2013，10.

[2] 李雄.基于Alias的逆向工業設計實踐研究.工業設計工程，太原理工大學，2012.

作者簡介：聞建強（1973-），男，安徽天長人，碩士，滁州職業技術學院傳媒工程系講師，研究方向：工業設計。