淺議逆向工程的現(xiàn)代制造技術(shù)分析研究

【摘要】逆向工程的現(xiàn)代制造技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，本文筆者先對逆向工程做了簡要介紹，進(jìn)而對其制造技術(shù)進(jìn)行了深入分析，最后展望了其發(fā)展趨勢，以便人們能夠更好的利用逆向制造技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】逆向工程；制造技術(shù)；機(jī)械；分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種各樣的新興學(xué)科技術(shù)也隨著社會(huì)的快速發(fā)展而出現(xiàn)，并且有的已經(jīng)在社會(huì)生產(chǎn)和實(shí)際生活中得到大量運(yùn)用，其中逆向工程的現(xiàn)代制造技術(shù)就是近幾年中發(fā)展非常迅速的一門新興學(xué)科，并且已經(jīng)在機(jī)械制造行業(yè)得到了大量實(shí)際運(yùn)用。

1.逆向工程的簡述和特點(diǎn)

1.1 逆向工程的簡述

逆向工程又稱為反求工程，主要包括以下三個(gè)方面：一是，形狀反求；二是，工藝反求；三是，材料反求。盡管逆向工程技術(shù)已經(jīng)得到大量的實(shí)際運(yùn)用，但是其應(yīng)有范圍還是比較集中在單一零件實(shí)物樣件這樣的幾何模型的反求方面的研究。

1.2 逆向工程的重要意義

現(xiàn)在的逆向工程制造技術(shù)生產(chǎn)的零件實(shí)物主要是從現(xiàn)有的物理模型或者是實(shí)物零件中生產(chǎn)出相應(yīng)的CAD模型，基本上是模仿出來的，這跟機(jī)械類行業(yè)的仿形制造技術(shù)是非常相似的，雖然有著很相近的相似性，但是現(xiàn)代的逆向制造技術(shù)跟傳統(tǒng)的仿形制造技術(shù)有著根本上的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是，仿形技術(shù)的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量分析等所需要的各種信息、資料都可以通過逆向工程來提供；二是，現(xiàn)有的零件如果要想再繼續(xù)進(jìn)行更深入的創(chuàng)新可以通過先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，可以說逆向工程一方面能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)制出跟原來形狀、大小等完全相同的零件實(shí)物；另一方面還能夠在原零件的基礎(chǔ)上再進(jìn)行更加深入的創(chuàng)新，研制出更新的產(chǎn)品來，所以說，逆向工程無論是在引進(jìn)、消化、吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)方面，還是在開發(fā)新產(chǎn)品方面都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.3 逆向工程的特點(diǎn)

逆向工程被廣泛的應(yīng)用到引進(jìn)、消化、吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量分析等方面，可以說是有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此，逆向工程具有以下四方面的特點(diǎn)：

（1）有利于加快產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)速度，提高新產(chǎn)品的開發(fā)力度；

（2）有利于使企業(yè)降低研發(fā)新產(chǎn)品的投資資本和投資風(fēng)險(xiǎn)；

（3）有利于縮短產(chǎn)品的造型和系列化設(shè)計(jì)的周期；

（4）有利于單件、小批量的零件制造投資，尤其是對一些模具的制造是非常適合的逆向工程技術(shù)在制造模具時(shí)一般分為兩種：一是，將模具CAD的結(jié)果通過RP系統(tǒng)直接制造成型的快速直接制模法，該方法是建立在RP技術(shù)基礎(chǔ)上的，并且該方法對RP系統(tǒng)制作樣件是不適用的，因此，該方法對傳統(tǒng)的模具制造工藝沒有依賴性，非常適合制造金屬模具，所以，該方法的開發(fā)前景是非常光明的；二是，在制造模具時(shí)，結(jié)合傳統(tǒng)的制模工藝，并且把原型作為母模、模芯或制模工具（研磨模），就是我們常說的間接制模法，該方法在制造產(chǎn)品零件原型時(shí)是利用RP技術(shù)進(jìn)行制造的。

2.逆向工程的現(xiàn)代制造技術(shù)的分析

在逆向工程中最為關(guān)鍵的一步是，正確、迅速、全面的獲得整個(gè)實(shí)物原型的三維數(shù)據(jù)，因?yàn)槿S數(shù)據(jù)對逆向工程后期的進(jìn)行起著決定性的作用，可以說是直接決定著能否進(jìn)行后期的活動(dòng)。在這里數(shù)據(jù)的采集主要是指利用某一種方法準(zhǔn)確的測量出實(shí)物表面的幾組組點(diǎn)的幾何坐標(biāo)，這種測量實(shí)現(xiàn)的方法是多種多樣的，因此，在測量實(shí)物時(shí)，可以根據(jù)被測實(shí)物的表面是否有接觸分為以下兩大類：一是接觸式測量；二是非接觸式測量。

2.1 接觸式測量

我們都知道傳統(tǒng)的三維數(shù)字化儀是由3～6個(gè)自由度的桿式機(jī)構(gòu)和末端的探針組成的探針式測量儀，在計(jì)算過程中，要想得到末端探針觸點(diǎn)的三坐標(biāo)信息，必須利用運(yùn)動(dòng)學(xué)來進(jìn)行計(jì)算，而且這種技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用的非常成熟。其數(shù)據(jù)在處理過程中使用了兩種處理技術(shù)即：數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)、溫度補(bǔ)償技術(shù)，這使得該測量技術(shù)的精確度已經(jīng)達(dá)到了0.0768～0.178mm，并且最終能夠達(dá)到100點(diǎn)/s的測量速度。另一個(gè)廣泛應(yīng)用的接觸式測量設(shè)備是三坐標(biāo)測量機(jī)（Coordinate Measuring Machine，CMM），這種接觸探針式的三維數(shù)字化儀在的初期逆向工程的應(yīng)用過程中是一項(xiàng)非常重要的數(shù)據(jù)采集手段，它的特點(diǎn)是測量精度高、適應(yīng)性強(qiáng)。

2.2 非接觸式測量

非接觸式測量的測量方法有很多，根據(jù)其原理不同可以分為光學(xué)測量法、工業(yè)CT測量法、核磁共振（MRI）測量法、超聲波測量法、電磁測量法、層析法等方式，其中光學(xué)測量法是應(yīng)用最廣、技術(shù)最穩(wěn)定的一種方法。

3.逆向工程制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的發(fā)展趨勢

就目前的技術(shù)而言，數(shù)據(jù)獲取中測量手段的應(yīng)用過程跟其它基本上沒有什么聯(lián)系，可以說是一個(gè)相對比較孤立的行為，因此，其測量過程中無論是對后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，還是模型建立，都很少考慮進(jìn)去，甚至對后續(xù)的快速加工也基本上不考慮，一個(gè)非常重要的發(fā)展趨勢就是根據(jù)幾何外形或者后續(xù)處理的要求進(jìn)行特定方式的掃描，三坐標(biāo)測量設(shè)備的發(fā)展趨勢是：精確度要高、自動(dòng)化程度要高、非接觸測量、使用現(xiàn)場化，尤其是在關(guān)鍵部件的使用過程中更要選擇那些膨脹系數(shù)小、彈性模量高等優(yōu)勢的新興材料。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

對大規(guī)模散亂數(shù)據(jù)處理的精確度高、自動(dòng)化程度高是數(shù)據(jù)預(yù)處理的一個(gè)難點(diǎn)，因此，這就決定了數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)發(fā)展的主要方向，特別注意的是其提取特征線，要想很好的完成，主要是根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)。

3.3 曲面重構(gòu)技術(shù)的發(fā)展趨勢

就目前而言，一個(gè)一直以來困擾逆向工程研究人員的一個(gè)難題就是在曲面重構(gòu)過程中無論是速度還是精度都出現(xiàn)不足現(xiàn)象，而且還對還原特征之間的約束關(guān)系無法準(zhǔn)確的確定，這樣在描述對象模型更高層次的結(jié)構(gòu)特征信息時(shí)，不能夠準(zhǔn)確的表達(dá)出來，不利于對產(chǎn)品改進(jìn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、CAPP/CAM集成等方面的自由曲面進(jìn)行改正。

4.結(jié)論

逆向工程的現(xiàn)代制造技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，因此，必須重視逆向工程制造技術(shù)的方法和發(fā)展趨勢，使其能夠更好的投入實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)揮出其應(yīng)用的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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