逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用（一）

　　隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)已成為產(chǎn)品設(shè)計人員進(jìn)行研究開發(fā)的重要工具，其中的三維造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及模具設(shè)計、方案評審、自動化加工制造及管理維護(hù)各個方面。在實際開發(fā)制造過程中，設(shè)計人員接收的技術(shù)資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產(chǎn)品的實物模型。設(shè)計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉(zhuǎn)化為CAD模型，這就應(yīng)用到了逆向工程(Reverse Engineering).所謂逆向工程技術(shù)，是指用一定的測量手段對實物或模型進(jìn)行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD模型的過程。

　　逆向工程技術(shù)與傳統(tǒng)的正向設(shè)計存在很大差別。而逆向工程則是從產(chǎn)品原型出發(fā)，進(jìn)而獲取產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，使得能夠進(jìn)一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進(jìn)技術(shù)對其進(jìn)行處理。

　　一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用中，主要包括以下幾個內(nèi)容:

　　(1)新零件的設(shè)計，主要用于產(chǎn)品的改型或仿型設(shè)計。

　　(2)已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計意圖。

　　(3)損壞或磨損零件的還原。

　　(4)數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較。

　　逆向工程技術(shù)為快速設(shè)計和制造提供了很好的技術(shù)支持，它已經(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。

　　而傳統(tǒng)的產(chǎn)品造型設(shè)計，一般是在市場調(diào)研，制定需求表之后，先展開平面簡圖的構(gòu)思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設(shè)計的過程中，需要工程技術(shù)人員、產(chǎn)品造型人員與工人的通力合作，用樣品實物模型來表達(dá)設(shè)計者的構(gòu)思，但對每一種方案都制作實物樣品，要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計周期長及成本費用高等問題。

　　2 CAD技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計

　　計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶來第三次技術(shù)革命浪潮，計算機(jī)輔助設(shè)計(computeraideddesign,簡稱CAD)技術(shù)則是計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中最為活躍的一支。它集數(shù)值計算、仿真模擬、幾何模型處理、圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面的技術(shù)為一體，把抽象的、平面的、分離的設(shè)計對象具體化、形象化，它能夠通過“虛擬現(xiàn)實”技術(shù)把產(chǎn)品的形狀、材質(zhì)、色彩，甚至加工過程淋漓盡致地表現(xiàn)出來，并能把產(chǎn)品的設(shè)計過程，通過數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)系統(tǒng)化、規(guī)范化，這正是工業(yè)設(shè)計與CAD技術(shù)必然結(jié)合的基礎(chǔ)所在。

　　逆向工程技術(shù)實施的軟件條件

　　目前比較常用的通用逆向工程軟件有Surfacer, Delcam. Cimatron以及Strim。具體應(yīng)用的反向工程系統(tǒng)主要有以下幾個:Evans開發(fā)的針對機(jī)械零件識別的逆向工程系統(tǒng);Dvorak開發(fā)的仿制舊零件的逆向工程系統(tǒng):H.H.Danzde CNC CMM系統(tǒng)。這些系統(tǒng)對逆向設(shè)計中的實際問題進(jìn)行處理，極大地方便了設(shè)計人員。此外，一些大型CAD軟件也逐漸為逆向工程提供了設(shè)計模塊。例如Pro/E的ICEM Surf和Pro/SCANTOOLS模塊，可以接受有序點(測量線)，也可以接受點云數(shù)據(jù)。其它的象UG軟件，隨著版本的提高，逆向工程模塊也逐漸豐富起來。這些軟件的發(fā)展為逆向工程的實施提供了軟件條件。而這些軟件相對與盡管目前一些高端的設(shè)計軟件，已經(jīng)具備了產(chǎn)品復(fù)雜造型的設(shè)計與渲染功能，但要藝術(shù)類的設(shè)計師掌握并運(yùn)用這類軟件，至今還不是一件容易的事。所以從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計師們大都是機(jī)械工程師出身，設(shè)計的思維與方式完全不同于造型設(shè)計師，他們思維是一種完全符合機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計思維方式。

　　那么，兩種設(shè)計將如何在產(chǎn)品的設(shè)計中得到結(jié)合，且得到較好的結(jié)合，并且更好地完成從設(shè)計到加工程序的轉(zhuǎn)換成為我們進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計所要考慮的問題。