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逆向工程的概念、历史与应用

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发表于 2018-9-12 17:41:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、逆向工程技术概念
逆向工程(ReverseEngineering,RE)是从实物样本获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术,已经成为CAD/CAM系统中一个研究和应用热点,并发展成为一个相对独立的领域。在这一意义下,“实物逆向工程”(简称逆向工程)可定义为:将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
传统的产品开发过程遵从正向工程(或正向设计)的思维,从收集市场需求信息着手,按照“产品功能描述(产品规格及预期目标)->产品概念设计->产品总体设计及详细的零部件设计->制定生产工艺流程->设计、制造工夹具、模具等工装->零部件加工及装配->产品检验及性能测试”这样的步骤开展工作,是从未知到已知、从抽象到具体的过程。
而逆向(反求)工程则是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路,以“实物->原理->功能->三维重构->再设计”框架模型为工作过程,为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息,另一方面为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务,逆向(反求)工程是产品正向设计有益的补充及验证、促进正向设计的必备手段。
二、逆向工程产生的背景
二战结束后,日本为了急于恢复和振兴经济,在60年代初就提出了科技立国方针:“一代引进,二代国产化,三代改进出口,四代占领国际市场”,其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上的应用最为突出。为要实现国产化的改进,迫切需要对别国优秀的产品、技术进行消化、吸收、改进和挖潜。逆向工程技术的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和开发各种新产品奠定了良好基础。发展到现在,这一技术己成为世界各国在制造业中不可缺少的重要手段或对策。
三、逆向工程技术的应用
1.由于某些原因,在只有产品或产品的工装,没有图纸和CAD模型的情况下,却需要对产品进行有限分析、加工、模具制造或者需要对产品进行修改等等,这时就需要利用反求工程手段将实物转化为CAD模型。
2.反求工程的另一类重要应用是对外形美学要求较高的零部件设计,例如在汽车的外形设计阶段是很难用现有的CAD软件完成的。通常都需要制作外形的油泥模型,再用反求工程的方法生成CAD模型。
3.将反求工程和快速原型制造(RPM)相结合,组成产品设计、制造、检测、修改的闭环系统,实现快速的测量、设计、制造、再测量修改的反复迭代,高效率完成产品的初始设计。
4.反求工程的另一个重要应用就是计算机辅助检测。企业在进行质量控制时,对于外形复杂的产品检测往往非常困难,这时使用逆向工程的方法对产品进行测量,并把测量到的大量数据点与理论模型进行比较,从而分析产品制造误差。
5.反求工程在医学、地理信息和影视业等领域都有很广泛的应用。比如:影视特技制作需要将演员、道具等的立体模型输入计算机,才能用动画软件对其进行三维动画特技处理。在医学领域反求工程也有其应用价值,如人工关节模型的建立;医学假体的设计、制造;牙齿的修改、校正等。
6.损坏或磨损零件的还原:当零件损坏或磨损时,可以直接采用反求工程的方法重构出CAD模型,对损坏的零件表面进行还原和补修。由于被检测零件表面磨损、损坏等原因,会造成测量误差,这就要求反求工程系统具有推理和判断能力。例如,对称性、标准尺寸、平面间的平行和垂直等特性。最后,加工出零件。
7.数字化模型检测:对加工后的零件,进行扫描测量,再利用反求工程法构造出CAD模型,通过将模型与原始设计的CAD模型在计算机上进行数据比较,可以检测制造误差,提高检测精度。
8.其它应用:在汽车、航天、制鞋、模具和消费性电子产品等制造行业,甚至在休闲娱乐行业也可发现反求工程的痕迹。
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