快速逆向工程技術及其在產品開發(fā)中的應用分析

摘 要：隨著計算機技術的迅速發(fā)展，逆向工程技術在產品的設計和開發(fā)過程中的地位越來越重要。伴隨著改革開放的深入，同行企業(yè)之間的競爭也愈演愈烈。同時人們對新產品的要求也隨著科學技術的發(fā)展逐漸提高。為了能使企業(yè)更好地發(fā)展，應對新產品的外觀設計工作加以重視。在產品外觀設計工作過程中要充分利用現代科技發(fā)展成果，比如我們提到的逆向工程技術，該技術在產品的開發(fā)設計工作過程中起到了重要的影響，極大地促進了新產品的開發(fā)與設計。而對于如何使用逆向工程技術，以及逆向工程技術自身具有哪些問題，則是本文研究對象。下面就讓我們開始這方面的研究。

關鍵詞：逆向工程；產品開發(fā)；產品設計

作為一種在當今先進制造領域發(fā)展中的一項關鍵技術，逆向工程技術擁有這其他技術無法比擬的重要作用。逆向工程技術通過對已經存在的產品模型進行掃描，利用反向技術獲取該產品的原始設計數據，然后對產品進行改進，也可以在該產品的基礎上設計出新的產品。

合理的運用逆向工程技術有助于企業(yè)減少在產品設計過程中的時間和經費投入，節(jié)約企業(yè)資本。從而降低了產品的設計成本，提高了企業(yè)在市場經濟中產品競爭優(yōu)勢，促使設計師設計出更好地產品，擴展了設計師的視野，同時也可以利用逆向工程技術的高效便捷和可操作性，對產品的工藝進行功能和外觀上的改良，或者對產品的再次開發(fā)工作。

在逆向工程技術的諸多功能中，逆向建模技術是在產品的外觀設計工作中有著重要作用。在與三維立體建模技術的對比中，有著自身獨特的技術優(yōu)勢。而逆向工程建模技術的參數化則可以快速完成現有產品的還原設計工作，參數化在其他建模技術方面也有應用，在這里就不做過多冗述。

同時，在逆向建模工作中，也要充分利用計算機技術發(fā)展成果，通過利用計算機輔助技術對產品的各個零件進行分析，以便能夠在產品的設計上精益求精，使得產品不僅在外觀上設計成功，在功能上也要盡善盡美，提高產品在市場經濟中的競爭優(yōu)勢。綜合運用當今社會發(fā)展所帶來的計算機技術發(fā)展成果，提高企業(yè)的核心競爭力，是逆向工程技術發(fā)展的重要作用。

一、逆向工程技術的概念

逆向工程技術是指相關工作人員通過一定的技術手段，在現有設計理念和設計技術的支持下，對新產品進行徹底的分析和改進，使原始設計方案得到一定的提升，也可稱作再設計技術。通常情況下，針對不同的研究對象，逆向工程技術被人們分為實物逆向工程、軟件逆向工程和影像逆向工程三個類型。在現代科學技術發(fā)展迅速的當今信息化時代背景下，逆向工程技術的應用對現代設計創(chuàng)作領域的數字化發(fā)展進程的到了很大程度上的提高，有效的控制了企業(yè)在新產品開發(fā)領域的成本投入，提高了企業(yè)在新產品開發(fā)領域的經濟效益。逆向工程設計在當今社會的到了許多領域的應用，特別是在模具和醫(yī)療器械的設計生產領域的應用效果尤為顯著[ 1 ]。在模具設計生產領域中，逆向工程設計的應用較為廣泛，其技術在實際應用中也相對較為成熟。在模具的結構化設計工作中，一般會有多個設計參數可以供我們進行調整，但是由于模具的整體結構性能對每個設計參數的要求是不同的，每個設計參數對模具整體結構性能的影響也有所不同，所以在模具設計工作中，要求在模具整體結構優(yōu)化之前先確定最優(yōu)化的模型設計方案。設計的變量控制、相關的控制條件以及目標函數確定了最優(yōu)模型的設計。優(yōu)化結果受制于設計變量的選擇，因此盡可能的選擇最有利于優(yōu)化模型設計的設計變量，以此保證逆向工程技術在提高模型設計方面的高效性和科學性。

二、逆向工程技術的工作原理

在社會發(fā)展日新月異的當今社會，逆向工程技術也伴隨著時代的發(fā)展和現代科學技術的進步而不斷地發(fā)展完善，現在逆向工程技術已經可以很好地進行三維建模等設計制造工作。逆向工程技術的工作原理具體工程主要有如下幾步：

第一，使用高速三圍激光掃描儀器的相關操作人員要對已經設計好的產品進行細致的掃描；

第二，借助相關逆向工程軟件對掃描數據進行處理，對產品的原始設計結構進行重新設計；

第三，評價討論重新得到的結構設計方案，并對其進行處理；

第四，相關設計工作者對原始設計方案進行修改，使設計方案符合產品的實體模型要求。

此外，企業(yè)設計部門在進行產品原始設計時，可以使用CAD建模系統的三圍立體模型構建軟件的進行原始設計方案的設計工作[ 2 ]。

在原始設計方案確定后，利用三圍立體打印技術對原始設計方案進行打印，在得到原始設計方案實體后，可以進行逆向工程掃描技術對其進行重新掃描，采集原始設計數據，然后進行逆向工程設計，彌補原始設計方案在某些方面的不足，使得產品在外觀和功能上都能滿足市場需求，提高了企業(yè)的核心競爭力，增加了企業(yè)的利潤，從而促進了社會經濟的高速發(fā)展。

三、逆向工程技術的實施條件

關于逆向工程技術的實施條件，主要有硬件條件和軟件條件，具體表現在以下方面：

第一，給予充分的硬件條件。相關人員在使用此項工程技術時，為了得到產品的三維信息數據，需要對設計產品進行三維掃描處理。三坐標測量和三維掃描儀是三維數據的過程需要的硬件支持，是現階段企業(yè)在獲取產品三維測量數據時必備的兩種儀器，這兩種儀器主要來源地是英國、日本、德國或者是意大利。接觸式的測頭、非接觸式的測頭一般來講是三坐標測量和三維掃描儀的主流類型。所謂接觸式的測頭，定義為使用者需要保證測頭和被測物體處于接觸狀態(tài)，使數據得以正常采集[ 3 ]。所謂非接觸式的測頭，定義為該種測頭無需和被測端連接，充分利用了光學和激光原理。掃描儀準確度在不斷的提升，得益于科學技術的飛速發(fā)展，并且掃描儀一直處于不斷發(fā)展良好的狀態(tài)。為了保證采集到的三維數據的有效性，使用者應該根據自己的實際情況選擇合適的設備。

第二，給予充分的軟件條件。以SETM算法、AIS算法為代表的搜索算法等，在面對龐大的候選項目集數量的時候，會導致計算效率明顯不高。

第三，數據集的劃分算法。DIC算法、Partition算法等是數據集劃分算法的代表算法，為了節(jié)省訪問存貯在外的相關數據的I/O開銷，這些算法將整個數據集區(qū)分為若干可以存放在內存中進行數據處理的小塊。Partition算法在找出所有的高頻項目集時，只需要兩次掃描整個數據集，就可以完成。Apriori算法數集的數量一般比據集劃分算法的候選項目集的數量小，為了減少數據扭曲性，可以增加各數據塊。數據集劃分算法飛速發(fā)展，目前已經為為研究各種分布式關聯規(guī)則挖掘算法和并行關聯規(guī)則挖掘算法做出了很大貢獻。

第四，抽樣算法。抽樣算法首先找到數據集所需的樣本數據集，后對本數據集進行深度挖掘分析，使得其中的頻繁項目集凸現出來，讓其作為候選。生成挖掘結果的最后一步，就是掃描數據集尋找到頻繁項目集。如何計算算法邊界值，從而找出遺漏部分的頻繁項目集，是抽樣算法的要害所在。針對一些特殊的關聯規(guī)則數據挖掘情況，如對挖掘準確性要求不太高，但是對挖掘效率要求較高的類型，抽樣算法能充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。

綜上所述，隨著社會的發(fā)展和科學技術的進步，特別是計算機技術的高速發(fā)展，產品的設計工作已不再是簡單的模仿和復制，而是變?yōu)橐环N創(chuàng)造，一種創(chuàng)新，特別是逆向工程技術的發(fā)展和應用，使得設計工作越來越精湛，產品的外觀和功能得到了極大地提高?，F代，快速逆向工程技術的應用，特別是在汽車制造、機械制造等設計方面的功能日益凸顯，使得這一技術得到了高速發(fā)展，所設計出的產品質量和外觀也得到了極大地保障，已經成為現代企業(yè)在市場競爭中提高產品核心競爭力的重要保證。

參考文獻：

[1] 周亞男.逆向工程與新產品設計研究[J].電子測試，2016，2（14）：38-42.

[2] 周小東，成思源，楊雪榮，蔡闖，李碩.基于逆向工程的參數化優(yōu)化設計[J].組合機床與自動化加工技術，2016，1（03）：37-40.

[3] 高東強，韓江平.逆向工程中的難點問題淺析[J].技術與市場，2016，1（03）：109.

作者簡介：潘立業(yè)（1987-），男，黑龍江齊齊哈爾人，本科，初級職稱。