逆向工程產品設計管理論文

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1逆向工程的內容及其應用范圍

隨著計算機技術的發展，CAD技術已成為產品設計人員進行研究開發的重要工具，其中的三維造型技術已被制造業廣泛應用于產品及模具設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。在實際開發制造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數據類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產品的實物模型。設計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉化為CAD模型，這就應用到了逆向工程(ReverseEngineering).所謂逆向工程技術，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據測量數據通過三維幾何建模方法重構實物的CAD模型的過程。

逆向工程技術與傳統的正向設計存在很大差別。而逆向工程則是從產品原型出發，進而獲取產品的三維數字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進技術對其進行處理。

一般來說，產品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業領域的實際應用中，主要包括以下幾個內容:

(1)新零件的設計，主要用于產品的改型或仿型設計。

(2)已有零件的復制，再現原產品的設計意圖。

(3)損壞或磨損零件的還原。

(4)數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較。

逆向工程技術為快速設計和制造提供了很好的技術支持，它已經成為制造業信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。

而傳統的產品造型設計，一般是在市場調研，制定需求表之后，先展開平面簡圖的構思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡圖，完全定型后再根據需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設計的過程中，需要工程技術人員、產品造型人員與工人的通力合作，用樣品實物模型來表達設計者的構思，但對每一種方案都制作實物樣品，要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調整困難、設計周期長及成本費用高等問題。

2CAD技術應用于產品設計

計算機技術的發展，帶來第三次技術革命浪潮，計算機輔助設計(computeraideddesign,簡稱CAD)技術則是計算機在工業領域應用中最為活躍的一支。它集數值計算、仿真模擬、幾何模型處理、圖形學、數據庫管理系統等方面的技術為一體，把抽象的、平面的、分離的設計對象具體化、形象化，它能夠通過“虛擬現實”技術把產品的形狀、材質、色彩，甚至加工過程淋漓盡致地表現出來，并能把產品的設計過程，通過數據管理，實現系統化、規范化，這正是工業設計與CAD技術必然結合的基礎所在。

逆向工程技術實施的軟件條件

目前比較常用的通用逆向工程軟件有Surfacer,Delcam.Cimatron以及Strim。具體應用的反向工程系統主要有以下幾個:Evans開發的針對機械零件識別的逆向工程系統;Dvorak開發的仿制舊零件的逆向工程系統:H.H.DanzdeCNCCMM系統。這些系統對逆向設計中的實際問題進行處理，極大地方便了設計人員。此外，一些大型CAD軟件也逐漸為逆向工程提供了設計模塊。例如Pro/E的ICEMSurf和Pro/SCANTOOLS模塊，可以接受有序點(測量線)，也可以接受點云數據。其它的象UG軟件，隨著版本的提高，逆向工程模塊也逐漸豐富起來。這些軟件的發展為逆向工程的實施提供了軟件條件。而這些軟件相對與盡管目前一些高端的設計軟件，已經具備了產品復雜造型的設計與渲染功能，但要藝術類的設計師掌握并運用這類軟件，至今還不是一件容易的事。所以從事結構設計的設計師們大都是機械工程師出身，設計的思維與方式完全不同于造型設計師，他們思維是一種完全符合機械設計標準的設計思維方式。

那么，兩種設計將如何在產品的設計中得到結合，且得到較好的結合，并且更好地完成從設計到加工程序的轉換成為我們進行產品設計所要考慮的問題。

3產品設計一逆向工程CAD技術

(1)Pro/E參數化設計在工程中的應用

參數化設計(Parametric)(也叫尺寸驅動Dimension-Driven)是CAD技術在實際應用中提出的課題，它不僅可使CAD系統具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD技術應用領域內的一個重要的、且待進一步研究的課題。利用參數化設計手段開發的專用產品設計系統，可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度，并減少信息的存儲量。參數化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表達、約束求解以及參數化幾何模型的構造。1988年，美國參數技術公司首先推出參數化設計CAD系統Pro/Engineer(簡稱Pro/E)，充分體現出其在許多通用件、零部件設計上存在的簡便易行的優勢。它的主要特點就是:基于特征、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修

改。

這樣我們可以采用PTC公司的工業設計軟件Pro/Designer(簡稱Pro/D)進行曲面設計，由于Pro/D與Pro/E采用的是同一數據庫，兩者之間是

無縫連接的，因而在設計中造型設計師和結構工程師可以更好的協作

(2)Pro/D的曲面設計能力

對于工業設計人員和那些想構建曲面模型的工程人員來說，Pro/D正是他們需要的工具，Pro/D可以構建高質量的自由曲面模型，并且可以很容易的轉換到其它基于制造工程的CAD系統中。Pro/D能夠創建真實而精確的幾何體，利用它可以更加容易的創建模型，縮短設計周期。利用Pro/D可以把視覺上的美學要求和模具制造過程中的工程要求很好的結合起來，這一點在創建自由曲面模型的過程中現得尤其顯著

(3)Pro/D與Pro/E之間的致據傳抽

Pro/Designer與Pro/Engineer之間交換數據有兩種方式:一種是與Pro/Engineer直接交換數據，另外還有一種就是以文件的方式與Pro/Engineer交換數據。

(4)造型復雜產品三維設計的CAD應用

對于造型裝飾性強，特別是包含復雜曲面的產品，可以使用Pro/D與Pro/E組合起來進行，造型設計師在Pro/D里面做ID、做曲面建模，直接從Pro/D里啟動Pro/E，把數據導到Pro/E由結構設計師進行結構設計，在整個設計過程中甚至結構設計全部做完了，由于客戶的要求或設計師對方案的局部要進行更改，這時只須在Pro/D里面改動，改好后存好再原名稱送給Pro/E，那么Pro/E里也得到改變，而結構不用重做(當然修改要使結構有存在的條件，即它的父特征不會有問題)。

4結語

逆向工程是一項開拓性、實用性和綜合性很強的技術，逆向工程技術己經廣泛應用到新產品的開發、舊零件的還原以及產品的檢測中，它不僅消化和吸收實物原型，并且能修改再設計以制造出新的產品。這對于CAD技術的產品設計，不僅意味著設計手段的改變，同時改變了工業設計的思維方式。推動著制造業從產品設計、制造到技術管理一系列深刻、全面、具有深遠意義的變革，這是產品設計、產品制造業的一場技術革命，實現產品設計的系統化，縮短產品開發周期，從而創造出實用、經濟、美觀宜人的產品。