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逆向工程及其在产品设计中的应用
摘要
逆向工程作为一种先进的数字化制造技术,相对于传统的产品设计方法具有
明显的优势,近年来逆向工程在产品的设计开发领域取得了广泛地应用和长足地
发展,本文主要介绍了逆向工程的原理和关键技术以及其在产品设计中的应用和
未来的发展趋势。
关键词:数字化开发,逆向工程,产品设计。
引言
产品数字化开发技术是现代产品开发的核心技术之一。逆向工程是实现产品
数字化设计与开发的重要方法,是当今研究的热点,它极大地缩短了产品的开发
周期,提高了产品精度,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要
手段。
逆向工程是 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 公司提出并研究开发成功的。进入 20 世纪 90 年代,逆向工程技
术被放大到大幅度缩短新产品开发周期和增强企业竞争能力的重要位置上[1]。
逆向工程已经成为新产品快速开发的核心技术,作为支持产品再创造工程的重要
技术之一,逆向工程已经成为先进制造技术的研究热点,并取得了重大的经济效
应。如 CHRYSLOR 汽车公司采用该技术开发新的发动机机体,节约了 6 个月的
开发时间;福特汽车公司采用该技术,沟通了与零件制造上之间的里联系,大大
节约了开支;最典型的例子是日本,日本在 20 世纪 60 年代初提出科技立国的方
针:“一代引进,二代国产化,三代改进出口,四代占领国际市场”,为国产化
的改进,迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖掘。后来逆向工程的大
量应用为日本经济振兴进而创造和开发各种新产品奠定了良好的基础。据统计,
70%以上的技术来源与国外,逆向工程作为掌握技术的一种手段,可使新产品的
研发周期缩短 40%以上,极大地提高了生产效率[2]。随着现代计算机、数控机
床和激光测量技术的飞速发展,对逆向工程相关操作软件的需求也越来越广泛。
1.逆向工程的概述
1.1 逆向工程的定义
逆向工程(Reverse Engineering,RE)也称反求工程,是针对现有的工件(样
品或模型,尤其是复杂不规则的自由曲面),利用 3D 数字化测量仪器准确、快
速地测量出工件轮廓的坐标值,通过数据处理,重构曲线曲面、编辑、修改后,
将图档转换成一般的 CAD/CAM 系统,再有加工机制做所需模型,或者用快速成型
机将样品模型制作出来。逆向工程是对已有产品原型消化吸收,并挖掘蕴含在产
品中的设计产品设计、制造和管理等技术,它是分析方法和技术的综合,是对已
有设计的再设计。
1.2 逆向工程的数据测量技术
数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐
标数据,将产品的几何形状数字化。现有的数据采集方法主要分为两类:接触式
数据采集方法和非接触式数据采集方法。
(1)接触式数据采集方法,最初的三维数字化仪是探针式的, 它一般由 3 ~ 6
个自由度的杆式机构和末端的探针组成 , 通过运动学计算得到末端探针触点的
三坐标信息, 其技术已比较成熟。数据处理过程中采用了数字信号处理 (DSP)技
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