逆向工程與新產品設計

? ? ? ? ??濟南海馬機械設計是一家致力于機械設備單機、生產線研發；技術創新，新產品研發、工程設計咨詢、自動化流水線設計，改造，產品圖紙標準化、先進的科技服務。

逆向工程設計是相對于正向工程而言的。一般的產品設計是根據產品的用途和功能，先有構想，再通過計算機輔助設計成圖紙，通過加工制造而最后成型定產的。而通常我們所說的逆向工程是根據現有的產品。并把現有的產品實物通過激光掃描和點采集等手段，獲取產品的三維數據和空間幾何形狀，把獲取的數據通過計算機專業設計軟件設計成圖紙，用于生產制造的過程。也有的通過制造模型的方法，而作為逆向的樣板，也屬于逆向工程設計的范圍。逆向工程設計不是簡單的復制和模仿。而是運用相關手段對產品進行分析再設計等創新處理。從而使產品表現出更加優良的性能。縮短新產品的開發周期，提高設計開發效率。

三維模型構建

1逆向工程設計

逆向工程也叫反求工程，廣東一帶俗稱抄數。逆向工程是相對于正向工程而言的。一般的產品設計是根據產品的用途和功能，先有構想，再通過計算機輔助設計成圖紙，通過加工制造而最后成型定產的。而通常我們所說的逆向工程是根據現有的產品。并把現有的產品實物通過激光掃描和點采集等手段，獲取產品的三維數據和空間幾何形狀，把獲取的數據通過計算機專業設計軟件設計成圖紙，用于生產制造的過程。也有的通過制造模型的方法，而作為逆向的樣板，也屬于逆向工程設計的范圍。逆向工程設計不是簡單的復制和模仿。而是運用相關手段對產品進行分析再設計等創新處理。從而使產品表現出更加優良的性能。縮短新產品的開發周期，提高設計開發效率。

2逆向工程設計

逆向工程是在計算機輔助設計中完成的，所以必須用到計算機專業設計軟件。目前使用較廣泛的逆向工程軟件有：

Pro/ENGINEER：

PRO/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數化著稱，是參數化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣。是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內產品設計領域占據重要位置。

USER GUIDE

user guide簡稱UG。這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應用取得了迅猛的增長，目前已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。

CATIA

CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。廣泛應用于航空航天，汽車工業，造船工業，廠房設計和加工裝配等領域。

SolidWorks

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統。涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品領域。

3逆向工程設計的一般過程編輯

三維掃描

主要用于對物體空問外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標。它的重要意義在于能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。三維掃描技術根據測量探頭是否和零件表面接觸，其測量方式可分兩類。（1）接觸式測量:根據測頭的不同，可分為觸發式和連續式。（2）非接觸式測量:據原理的不同，可分為三角形法、結構光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、MRI測量法、超聲波法和層析法等。

數據處理

掃描得到的產品外型數據會不可避免地引人數據誤差，所以要對原始點云數據進行預處理，通常要經過以下步驟:

（1）去掉噪音點;

（2）數據插補；

（3）數據平滑;

（4）數據光順;

（4）點云的重定位整合。

得到產品的數據后，以逆向工程軟件進行點數據的處理，經過分門別類、群組分隔、點線面與實體誤差的比對后，再重新建構曲面模型，產生CAD數據、進行NC加工或RP制作。由三維掃描儀所得到的點云數據來建立曲面，在建立曲面的過程中應配合所測得的數據點數目及精度來決定曲面重建所使用的方法。

產品的逆向分析

包括兩個方面的內容:面向對象整體系統的宏觀分析和而向對象組成部分個體系統的詳細分析。

宏觀分析

對逆向產品的系統功能從概念上概括為能量、物料、信息與環境四個基本方面。能量分析目的是初步確定可行的能量方案。分析原產品采用的能量方式動力源，能否用其他能量方式替代，載荷特點、動靜平衡等問題的解決方式等。物料分析是初步確定零部件的形狀、材料、性態。了解其有無特殊要求，如阻燃、隔熱、防水、輕質等。信息分析的口的是確定系統中有關信息的測取、傳遞、處理、采用、控制方案及有關技術等。環境分析包括設備本身運行所需的環境因素的確定，如溫度、濕度、防塵、防爆、防磁等要求;還有產品系統對壞境的影響限制，如粉塵、污物、污水、污氣、噪聲等。

詳細分析

(I)反求產品設計思想，是明確二次設計要求的關鍵。抓住了產品的設計思想，就找準了原設計的根本，有利于尋求關鍵技術。在此基礎上，才能確立自己的創新設計思想。

(2)原理方案分析。探索原設計的工作原理和機構組成特點，同時進一步研究實現同樣功能的新的原理解法是實現產品技術創新的重要步驟。原理方案分析圍繞執行系統的特點，對從動力源、傳動系統、測量系統、控制系統等方面逐項分析。并了解各路間的聯系和接日。查證原產品是否存在不盡人意的問題或矛盾。

(3)結構分析。結構方式不同，對功能的保證措施也不同，隨之帶來的是產品特點也不同;結構分析的同時要考慮提高性能、降低成本、提高安全可靠性等方面是否有改革創新的空間。

(4)材料分析。探求原設計零件材料的化學成分、結構和表面處理情況，測定材料的各種物理性能和主要的力學性能，確定材料牌號及熱處理方式必要時選擇適用的替代材料。

(5)形體尺寸分析。在能夠獲得原產品實體或圖紙的情況下，可以直接測量分析零部件形體尺寸，并用圖紙表達;對于只能獲得原產品圖像的情況，則可通過透視法求得尺寸之間的比例，再按參照物反求原物尺寸。

(6)外型分析。造型設計和分析的基本原則是實用、經濟、美觀和人性化，但首先要保證功能要求工藝和精度分析。分析產品的加上過程和關鍵工藝，在此基礎上選擇合理上藝參數，確定新產品的制造工藝方法;對尺寸精度、配合精度、形位精度、表面粗糙度等進行深人分析。

(7)工作性能分析和其它’對產品的主要工作性能如強度、剛度、精度、壽命、安全等要進行試驗測定，掌握其設計要求和設計規范，還要考慮產品的使用、維護、包裝技術等。