文档介绍：第三章逆向工程设计
2018/3/5
机电工程系李晓芳
逆向工程(又称逆向技术),是一种产品设计技术再现过程,即对一项目标产品进行逆向分析及研究,从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素,以制作出功能相近,但又不完全一样的产品。逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。其主要目的是,在不能轻易获得必要的生产信息下,直接从成品的分析,推导出产品的设计原理。
逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害,但是在实际应用上,反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域,如果怀疑某公司侵犯知识产权,可以用逆向工程技术来寻找证据。
什么是逆向工程
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逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描,得到其三维轮廓数据,配合逆向软件进行曲向重构,并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果,最终生成IGES(初始化图形交换规范)或STL(标准模块库)数据,C(计算机数字控制机床)数控加工。
样品——数据——产品
模型曲面分析
确定扫描方案
进行实体点云扫描
进行实体建模
进行点云数据处理
建立需要的曲线
建立曲面
逆向建模的一般流程图
逆向工程的工作流程示意图
测量前分析
采集数据
数据预处理
模型分析
数据分块
曲面重构
(二次曲面、自由曲面、规则曲面)
模型内涵的
设计思想
数据分块
目标模型
待测模型
。由于互操作性,逆向工程被用来找出系统之间的协作协议。
。窃取敌人或竞争对手的最新研究或产品原型。
。当原有的文档有不充分处,又当系统被更新而原设计人员不在时,逆向工程被用来获取所需数据,以补充说明或了解系统的最新状态。
。出于功能、合规、安全等需求更改,逆向工程被用来了解现有或遗留软件系统,以评估更新或移植系统所需的工作。
逆向工程产生的动机
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:采取逆向工程的情况往往是在某一个特殊设备的文件已经丢失了(或者根本就没有),同时又找不到工程的负责人。完整的系统时常需要基于陈旧的系统上进行再设计,这就意味着想要集成原有的功能进行项目的唯一方法,便是采用逆向工程的方法,分析已有的碎片进行再设计。
:用于调查产品的运作方式,部件构成,估计预算,识别潜在的侵权行为。
逆向工程应用领域
、产品及模具的逆向工程(汽车,航空,家电工业)
、形状测量、研究测量、工业在线检测
、服装CAD、人体建模、人体数字雕塑、三维面容识别
、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与评价
、数字博物馆、有形文物及档案的管理、鉴定与复制
、3D游戏建模、三维游戏中三维模型的输入与建立
逆向工程的作用
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逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等领域,它的作用是:
1、缩短产品的设计、开发周期,加快产品的更新换代速度;
2、降低企业开发新产品的成本与风险;
3、加快产品的造型和系列化的设计;
4、适合单件、小批量的零件制造,特别是模具的制造,可分为直接制模与间接制模法。直接制模法:基于RP技术的快速直接制模法是将模具CAD的结果由RP(快速成形技术)系统直接制造成型。该法既不需用RP(RPM(快速原型制造):Rapid Prototyping Manufacturing)系统制作样件,也不依赖传统的模具制造工艺,对金属模具制造而言尤为快捷,是一种极具开发前景的制模方法;间接制模法:间接制模法是利用RP技术制造产品零件原型,以原型作为母模、模芯或制模工具(研磨模),再与传统的制模工艺相结合,制造出所需模具。
随着计算机辅助设计的流行,逆向工程变成了一种能根据现有的物理部件通过CAD、CAM、CAE(计算机辅助工程)或其他软件构筑3D虚拟模型的方法。逆向工程的过程采用了通过丈量实际物体的尺寸并将其制作成3D模型的方法,真实的对象可以通过如激光扫描仪,结构光源转换仪或者X射线断层成像这些3D扫描技术进行尺寸测量。
逆向工程能在拥有现有物理部件之上,利用激光扫描仪、结构光源转换仪或X射线断层成像之类3D扫描仪技术进行尺寸测量,再通过CAD、CAM、CAE或其他软件构筑3D虚拟模型的方法。
逆向工程的设备