逆向工程的概念、历史与应用

一、逆向工程技术概念 

逆向工程（Reverse Engineering，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。