逆向工程技術應用研究

摘要：逆向工程以產品開發(fā)周期大大縮短這一特點而在現(xiàn)代企業(yè)中的地位日益重要。本文介紹了逆向工程常用的軟件，對逆向工程中常用的幾種測量方法進行了對比，并用具體實例說明逆向工程的三維建模過程。

關鍵詞：逆向工程：快速成型技術：Imageware軟件

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2010)9-156-001

逆向工程(reverse engineering RE)，又稱反向工程、反求工程等。它是對已存在的產品、零件(或部件)的原型或模型，運用先進的測試技術，對其進行三維掃描、數字化處理，并以數字化處理的結果為基礎，對其進行分析和修改，最后通過先進的制造技術對其分析修改的結果進行生產制造。

一、逆向工程常用的軟件

A Imageware軟件

由美國EDS公司出品，是最著名的逆向工程軟件。1995年，EDS公司進行Imageware軟件商業(yè)化并將其推廣以后，被廣泛地應用于通用機械、汽車、模具、航空航天、電子和計算機零部件行業(yè)等諸多領域與行業(yè)部門。很多著名的國際大公司，像BMW，Aud，iBoe-ing，GM，F(xiàn)ord，Raytheon，Toyot Daimler-Benz，Chrysler，Hyunda，iVolkswagen，Honda， Nissan，Mazda，Isuzu。Peu-geot等都是Imageware軟件的用戶。Imageware軟件的主要產品有：

Surfacer-逆向工程工具和class 1曲面生成工具；Verdict一對測量數據和CAD數據進行對比評估；

Build it-提供實時測量能力，驗證產品制造性；RPM-生成快速成型數據；View-功能與Verdict相似，用于提供三維報告。

B Geomagle Studio軟件

由美國Raindrop公司研發(fā)出品的一種三維檢測軟件和逆向工程軟件，該軟件能很容易地從掃描所得的點云數據中創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網格，并能自行更改而構造出多張連續(xù)的曲面。

C CopyCAD軟件

由英國DELCAM公司出品的功能強大的逆向工程系統(tǒng)軟件。該軟件主要處理測量數據的曲面造型。CopyCAD軟件用戶界面非常簡單對于初次學習者或使用者來說這點很占優(yōu)勢。使用CopyCAD軟件能夠實現(xiàn)對數字化數據的快速編輯，使其產生具有高品質的復雜曲面。

D RapidForm軟件

由韓國INUS公司出品的功能也很強大的逆向工程系統(tǒng)軟件。RapidForm軟件提供了新一代運算模式，運算速度加快，增強了掃描品質。大大提高了工作效率。對于高級光學3D掃描儀產生的非常龐大的數據，以前需要配置很高的電腦硬件才能對其進行運算，現(xiàn)在RapidForm軟件對其進行的運算使用了更少的系統(tǒng)資源，突顯出RapidForm軟件的優(yōu)勢。

E QuickForm軟件

由國內逆向工程領域專業(yè)人士研發(fā)的逆向工程軟件。該軟件采用先進的幾何引擎，運行穩(wěn)定性好，并有良好的符合國內用戶習慣的操作方式和功能設置。此外，國外逆向工程軟件價格昂貴，所以，該軟件還具有國外軟件無可比擬的價格優(yōu)勢。二、逆向工程中的測量(三維模型數據的獲取)

數字化測量技術就是利用各種數字化測量手段獲得產品原型的三維模型數據。常用的數字化測量方法主要分為破壞性測量和非破壞性測量兩大類。顧名思義’破壞性測量就是對實物原型進行或多或少的破壞(層去)才能測量得到三維模型數據的方法，非破壞性測量則是保持實物原型完整無損就能得到三維模型數據的方法。

三、逆向工程的三維建模過程

Imageware軟件是逆向工程中應用最為廣泛的軟件。下面以Imageware軟件為例，簡單介紹逆向工程的一般步驟。

A 數字化測量得到實物原型的三維模型數據(即點云)。為了保證重構的精度，需要創(chuàng)建基準平面，將點云數據與之對齊。

B 根據物體形狀'選擇截面，截取點云數據。根據曲面曲率變化情況來選擇截面間距。曲率變化越大，要保證其精度，截面間距必須越小。根據截取的點云數據，擬合曲線。對于復雜物體要進行分割，然后再對分割部分單獨進行擬合。

C 根據擬合成的曲線生成曲面。

D Imageware軟件提供了強大的誤差分析功能，可以分別對重構的線、面與原始點云進行比較，誤差的大小以不同的顏色顯示出來，結果很直觀。如果某些部位偏差過大，說明特征曲線擬合精度不夠，或是特征曲線數量太少，不能反映出樣品的實際形狀，或是曲線擬合時的方法不對。在這種情況下'則應該重新對特征曲線進行擬合，直到達到誤差要求。

總而言之，逆向工程在快速成型制造領域中發(fā)揮著日趨重要的作用。它的誕生，改變了傳統(tǒng)意義上的正向對產品開發(fā)設計和制造模式的方法，大大縮短了產品的開發(fā)周期。目前，逆向工程中還有很多問題需要解決，比如文中所提到的測量過程的精度、測量系統(tǒng)的成本、測量時間等。除此之外，逆向工程軟件本身也存在或多或少的誤差，還有操作者自身的經驗和素質等，這些都會影響到最終產品的品質與精度。隨著社會的進步和科技的發(fā)展，這些問題與不足之處一定會在今后得到完善。