文档介绍：逆向工程技术的应用
摘要:进入21世纪,知识经济已成为主导经济,制造业面临新的环境。为了适应新的变化,各国政府,产业界和科技界提出了各种先进的制造技术,其中逆向工程技术作为先进制造技术之一,得到各国普遍重视。逆向工程设计技术是现代化设计中的重要设计手段之一。对提高我国工业产品设计水平,缩短设计周期,增强我国产品在国际市场上的竞争力有着重要的意义。1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内,各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。
关键词:逆向工程、反求技术、数据重建、计算机辅助技术、逆向工程软件
一、逆向工程技术的内容
逆向工程(Reverse Engineering,RE)是对产品设计过程的一种描述,有的人也叫反求技术,。是相对于现在的正向工程而言,正向工程就是我们先设计有图纸,然后按图纸加工出产品实物,而逆向工程是以目前已有的实物通过三维激光超数及逆向软件处理,还原为电脑模型,并且可以修改和改进。
在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个从无到有的过程,即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入到制造流程中,完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。
逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说,逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。从这个意义上说,逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在制造领域的广泛应用,特别是数字化测量技术的迅猛发展,基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取的物体表面的空间数据,需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型,进而利用CAM系统完成产品的制造。因此,逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。
二、逆向工程实施原理
逆向工程在CAD/CAM系统中的作用逆向工程技术不是一个孤立的技术,它和测量技术及现有CAD/CAM系统有着千丝万缕的联系。但是在实际应用过程中,由于大多数工程技术人员对逆向工程技术不够了解,将逆向工程技术与现有CAD/CAM技术等同起来,用现有CAD/CAM系统的技术水平要求逆向工程技术,往往造***们对逆向工程技术的不信任和误解。
从理论角度分析,逆向工程技术能够按照产品的测量数据重建出与现有CAD/CAM系统完全兼容的三维模型,这是逆向工程技术的最终实现目标。但是我们应该看到,目前人们所掌握的技术,包括工程上的和纯理论上的(如曲面建模理论),都还无法满足这种要求。特别是针对目前比较流行的大规模“点云”数据建模,更是远未达到可以直接在CAD系统中应用的程度。因此我们认为,目前逆向工程CAD技术与现有CAD/CAM系统的关系只能是一种相辅相成的关系。现有CAD/CAM系统经过几十年的发展,无论从理论还是实际应用上都已经十分成熟,在这种状况下,现有CAD/CAM系统不会也不可能为了满足逆向工程建模的特殊要求变更系统底层。另一方面,逆向工程技术中用到的大量建模方法完全可以借鉴现有CAD/CAM系统,不需要另外搭建新平台。
三、逆向工程软件
逆向工程的实施需要逆向工程软件的支撑。逆向工程软件的主要作用是接收来自测量设备的产品数据,通过一系列的编辑操作,得到品质优良的曲线或曲面模型,并通过标准数据格式将这些曲线曲面数据输送到现有CAD/CAM系统中,在这些系统中完成最终的产品造型。由于无法完全满足用户对产品造型的需求,因此逆向工程CAD软件很难与现有主流CAD/CAM系统,如CATIA、UG、Pro/ENGINEER和SolidWorks等抗衡。很多逆向工程软件成为这些CAD/CAM系统的第三方软件。如UG采用ImageWare作为UG系列产品中完成逆向工程造型的软件,Pro/ENGINEER采用ICEM Surf作为逆向工程模块的支撑软件。此外还有一些独立的逆向工程软件,如GeoMagic等,这些软件一般具有多元化的功能。例如,GeoMagic除了处理几何曲面造型以外,还可以处理以CT、MRI数据为代表的断层界面数据造型,从而使软件在医疗成像领域具有相当的竞争力。另外一些逆向工程软件作为整体系列软件产品中的一部分,无论数据模型还是几何引擎均与系列产品中的其他组件保持一致,这样做的好处是逆向工程软件产生的模型可以直接进入CAD或CAM模块中,实现了数据的无缝集成,这类软件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。
四、逆向工程的应用领域
逆向工