逆向工程技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：逆向工程以產(chǎn)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(jìn)行了對比，并用具體實例說明逆向工程的三維建模過程。

關(guān)鍵詞：逆向工程：快速成型技術(shù)：Imageware軟件

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)品、零件(或部件)的原型或模型，運用先進(jìn)的測試技術(shù)，對其進(jìn)行三維掃描、數(shù)字化處理，并以數(shù)字化處理的結(jié)果為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行分析和修改，最后通過先進(jìn)的制造技術(shù)對其分析修改的結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)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(jìn)行Imageware軟件商業(yè)化并將其推廣以后，被廣泛地應(yīng)用于通用機(jī)械、汽車、模具、航空航天、電子和計算機(jī)零部件行業(yè)等諸多領(lǐng)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(chǎn)品有：

Surfacer-逆向工程工具和class 1曲面生成工具；Verdict一對測量數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行對比評估；

Build it-提供實時測量能力，驗證產(chǎn)品制造性；RPM-生成快速成型數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)中創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并能自行更改而構(gòu)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(qiáng)大的逆向工程系統(tǒng)軟件。該軟件主要處理測量數(shù)據(jù)的曲面造型。CopyCAD軟件用戶界面非常簡單對于初次學(xué)習(xí)者或使用者來說這點很占優(yōu)勢。使用CopyCAD軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)字化數(shù)據(jù)的快速編輯，使其產(chǎn)生具有高品質(zhì)的復(fù)雜曲面。

D RapidForm軟件

由韓國INUS公司出品的功能也很強(qiáng)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(qiáng)了掃描品質(zhì)。大大提高了工作效率。對于高級光學(xué)3D掃描儀產(chǎn)生的非常龐大的數(shù)據(jù)，以前需要配置很高的電腦硬件才能對其進(jìn)行運算，現(xiàn)在RapidForm軟件對其進(jìn)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(nèi)逆向工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人士研發(fā)的逆向工程軟件。該軟件采用先進(jìn)的幾何引擎，運行穩(wěn)定性好，并有良好的符合國內(nèi)用戶習(xí)慣的操作方式和功能設(shè)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(shù)據(jù)的獲取)

數(shù)字化測量技術(shù)就是利用各種數(shù)字化測量手段獲得產(chǎn)品原型的三維模型數(shù)據(jù)。常用的數(shù)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(jìn)行或多或少的破壞(層去)才能測量得到三維模型數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yīng)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(shù)字化測量得到實物原型的三維模型數(shù)據(jù)(即點云)。為了保證重構(gòu)的精度，需要創(chuàng)建基準(zhǔn)平面，將點云數(shù)據(jù)與之對齊。

B 根據(jù)物體形狀'選擇截面，截取點云數(shù)據(jù)。根據(jù)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(jù)截取的點云數(shù)據(jù)，擬合曲線。對于復(fù)雜物體要進(jìn)行分割，然后再對分割部分單獨進(jìn)行擬合。

C 根據(jù)擬合成的曲線生成曲面。

D Imageware軟件提供了強(qiáng)大的誤差分析功能，可以分別對重構(gòu)的線、面與原始點云進(jìn)行比較，誤差的大小以不同的顏色顯示出來，結(jié)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(shù)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(yīng)該重新對特征曲線進(jìn)行擬合，直到達(dá)到誤差要求。

總而言之，逆向工程在快速成型制造領(lǐng)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?qū)Ξa(chǎn)品開發(fā)設(shè)計和制造模式的方法，大大縮短了產(chǎn)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(jīng)驗和素質(zhì)等，這些都會影響到最終產(chǎn)品的品質(zhì)與精度。隨著社會的進(jìn)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。