淺析逆向工程在各領(lǐng)域中的應(yīng)用及未來的發(fā)展趨勢

摘 要：在當(dāng)前科技快速發(fā)展的時代，對于產(chǎn)品的一體化解決方案需求越來越多樣化，產(chǎn)品的正向設(shè)計、生產(chǎn)已經(jīng)不能夠完全滿足當(dāng)前的市場需求。逆向工程技術(shù)的運(yùn)用則使得一些具有較為特殊的產(chǎn)品或者零部件的設(shè)計、測試、生產(chǎn)更加的便捷，在提高此類產(chǎn)品或者零部件設(shè)計、制造效能的同時大大的降低了產(chǎn)品正向研制開發(fā)所帶來的高昂成本。本文將對逆向工程技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析和探究。

關(guān)鍵詞：逆向工程;設(shè)計;實(shí)物反向;軟件反向;反推數(shù)據(jù)

一、逆向工程技術(shù)的意義

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造行業(yè)中，每個產(chǎn)品、部件的投入生產(chǎn)都是通過設(shè)計者根據(jù)任務(wù)需求先完成概念性設(shè)計，產(chǎn)品或產(chǎn)品模具、夾具設(shè)計，再根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行生產(chǎn)加工，最后進(jìn)行檢驗、裝配及性能的測試，如產(chǎn)品的性能不能夠滿足任務(wù)需求，再對產(chǎn)品設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整，直至符合條件為止。這種正向工程設(shè)計生產(chǎn)對于一些較為復(fù)雜或技術(shù)要求苛刻的產(chǎn)品而言制造周期長，投入成本高。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來逆向工程技術(shù)逐漸被生產(chǎn)制造行業(yè)所應(yīng)用。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前，通過計算機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模（軟件反向）、數(shù)據(jù)分析或?qū)σ阎a(chǎn)品（實(shí)物反向）的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測量、吸收再進(jìn)行建模，根據(jù)任務(wù)要求對產(chǎn)品方案進(jìn)行調(diào)整或創(chuàng)新，通過CAD、CAM、CAE等逆向工程設(shè)計軟件的應(yīng)用可大大節(jié)省設(shè)計成本，減少設(shè)計周期。

二、逆向工程在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

當(dāng)前情況下，逆向工程主要在汽車、電子、玩具、航天、家具家電產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，它通過數(shù)字化制造技術(shù)充分的將資源有效利用，將產(chǎn)品的研發(fā)周期大大縮短、產(chǎn)品研發(fā)局限性大大減少、產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本大大降低，從而有效的提升了企業(yè)的競爭力。其主要的應(yīng)用特點(diǎn)有以下幾個方面：

（1）無產(chǎn)品、零件圖紙的情況下逆向生成產(chǎn)品樣件：在沒有設(shè)計圖紙或者設(shè)計圖紙不完整、沒有三維建模的情況下，在對產(chǎn)品原形進(jìn)行測量、分析、數(shù)據(jù)重組后形成產(chǎn)品的設(shè)計圖紙或三維模型，并以此為基礎(chǔ)通過快速成形技術(shù)復(fù)刻出相同或經(jīng)過調(diào)整的產(chǎn)品實(shí)物樣件;

（2）通過實(shí)測模型得出設(shè)計產(chǎn)品及反推其模具的根據(jù)：在設(shè)計需要通過實(shí)驗測試才能定型的產(chǎn)品模型時，通常采用逆向工程的方法。比如汽車造船領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對空氣動力學(xué)等技術(shù)要求，首先要求在初始設(shè)計模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過各種性能測試，如阻力壓力測試、碰撞變形測試等，建立符合產(chǎn)品要求的外形模型，最終通過對實(shí)驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行實(shí)測所得到的數(shù)據(jù)將成為設(shè)計這類產(chǎn)品及反推其模具的重要依據(jù);

（3）在美學(xué)設(shè)計領(lǐng)域起到尤為重要的作用：在航空航天、汽車外形設(shè)計過程中廣泛采用真實(shí)比例的木雕或泥塑模型來評估設(shè)計產(chǎn)品的美學(xué)效果，或者通過計算機(jī)仿形設(shè)計技術(shù)設(shè)計產(chǎn)品模型，此時都需要用到逆向工程的設(shè)計方法;

（4）修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等：此時不需要對整個零件原形進(jìn)行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原形的設(shè)計思想，指導(dǎo)新的設(shè)計。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計思想的一種漸近過程;

（5）模具行業(yè)中的重要作用：因為在模具的制造中需要反復(fù)的進(jìn)行試驗或修改模具參數(shù)，對已經(jīng)符合要求的模具進(jìn)行反推其數(shù)據(jù)，然后再制造出與其相同技術(shù)參數(shù)的模具來，這樣可以有效的提高模具制造的效率，降低模具制造的成本。

三、逆向工程當(dāng)前存在的主要問題

當(dāng)前我國有關(guān)逆向工程技術(shù)的研究主要都集中在幾何形狀的逆向?qū)用妫粗匦陆a(chǎn)品實(shí)物的CAD模型——“物逆向工程”。雖然經(jīng)過了多年的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員在逆向工程領(lǐng)域取得了一定的研究成果，但在應(yīng)用方面、理論方面仍然還不是很成熟，還有若干問題有待于解決：

（1）缺乏對逆向工程工具的廣泛使用。逆向工程工具缺乏與其它開發(fā)工具的有效集成，影響到使用的普及，導(dǎo)致逆向工程技術(shù)發(fā)展上的困難;

（2）缺乏統(tǒng)一的逆向工程的概念、標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語。導(dǎo)致了研究人員在交流上的困難，不利于工具的研制，也不利于逆向工程技術(shù)的應(yīng)用;

（3）缺乏統(tǒng)一的逆向工程機(jī)制的分類框架。導(dǎo)致不同工具或技術(shù)比較功能和性能時的困難;

（4）缺乏對現(xiàn)有工具和理論進(jìn)行有效評估的標(biāo)準(zhǔn)及工具。盡管出現(xiàn)了一些評估技術(shù)及其應(yīng)用，還是缺乏統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)，缺乏有效的驗證工具的支持，無法確定逆向工程技術(shù)是否得到提高，導(dǎo)致逆向工程工具發(fā)展上的困難。

四、逆向工程未來的發(fā)展趨勢

（1）理論研究的趨勢方向：加強(qiáng)對三坐標(biāo)測量技術(shù)、曲線曲面擬合技術(shù)、數(shù)據(jù)分塊技術(shù)研發(fā)，推動逆向工程技術(shù)向精、強(qiáng)、廣發(fā)展，結(jié)合人工智能將逆向工程向簡單化、智能化、人性化方向發(fā)展;

（2） 測量應(yīng)用的發(fā)展方向：三維技術(shù)測量主要傾向于快速、安全、全面、準(zhǔn)確的獲取所需要的有效數(shù)據(jù)，通過與計算機(jī)的相互協(xié)作可以進(jìn)行大量測量數(shù)據(jù)的分析、整理;

五、結(jié)束語

逆向工程技術(shù)以其實(shí)用性和創(chuàng)新性的優(yōu)勢目前已在眾多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。其高效率、高精度，便于產(chǎn)品的修改和再設(shè)計、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期等優(yōu)勢，為生產(chǎn)制造類企業(yè)的發(fā)展提供了有利的保障。但當(dāng)前的逆向工程技術(shù)在技術(shù)設(shè)備和理論等方面還存在著一些需要進(jìn)一步解決的問題。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及相關(guān)技術(shù)人員的不斷努力，這項技術(shù)必定會成為機(jī)械制造和工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的一顆耀眼的明星，助力我國的數(shù)字化制造技術(shù)邁向一個更高的階梯。

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作者簡介：路東健，（1984.06-）男，漢族，遼寧省遼陽市人，本科，講師，研究方向：機(jī)械制造，數(shù)控技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院? ? 遼寧 遼陽? ?111000）