逆向工程设计

机械零部件逆向工程设计认知

与操作实验

学院（部）：机械工程学院

专业班级：

学生姓名：

指导教师：陈清华陈加胜

2013年 6 月25日

机械零部件逆向工程设计认知与操作实验

一、实验认知 1.概念解释

逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。其主要目的是，在不能轻易获得必要的生产信息下，直接从成品的分析，推导出产品的设计原理。

逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域，如果怀疑某公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找证据。其工作流程图如下：

图1 逆向工程的工作流程 2.逆向工程的应用领域

逆向工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。一般来说，逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面。在机械领域的实际应用中，主要包括以下几个方面：

①对已有零件的复制，再现原产品的设计意图；

②当原始设计不可得时，用于对已有产品的改型或仿型设计；

③在设备维修中对个别损坏或磨损零件的复制；

④在美学设计特别重要的领域，通常采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，再通过逆向工程进行设计；

⑤当设计需要实验才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法，例如，在航天航空领域，为了满足空气动力学等要求，需要进行风洞实验的产品模型；

⑥数字化模型的检测，如检验产品的变形分析、焊接质量以及零件实物与CAD 模型的比较等。

二、实验操作

1.实验仪器介绍

逆向工程能在拥有现有物理部件之上，利用激光扫描仪、结构光源转换仪或射线断层成样品 3D 点数据

测量 点数据 处理 CAD 曲面创建 CAD 曲面造型

由CAD 生成NC 程序

由CAD 生成STL 文件 模具NC

生成 快速成型

制造

模具

成型 批量加工

像之类3D扫描仪技术进行尺寸测量，再通过CAD、CAM、CAE或其他软件构筑3D虚拟模型的方法。

我们本次实验使用的是学校最新购买的VxScan三维扫描仪。VxScan是一款简单快捷的扫描仪器，能在两分钟内启动运行，可3D扫描不同形状、材料和颜色的机械零部件。VXscan 软件模块VXscan 专门致力于采集和优化3D 扫描数据。除了能够为这些特定的任务提供高性能外，它还具有简单易用和用户友好的特点，足以满足任何知识水平的用户需要。表面优化算法可避免创建多个扫描层并确保更准确的网格，且无需任何后处理；结果是网格得到优化，并能以各种标准格式导出；扫描分辨率并无限制：只需输入分辨率值，不受扫描物体尺寸的影响。扫描前后可随时更改分辨率。软件可根据先前采集的原始数据重建网格；实时呈现表面（扫描物体时，用户可以查看3D 表面）；其它功能还包括网格优化等，例如补洞、智能抽选（网格上无清晰度损失）和边界过滤。逆向工程/外观造型、设计和分析行业设计技术图3D -扫描至- CAD粘土模型数字化原型图复制数字化模型与实物模型冲模和塑模设计手工模型数字化定制部件设计包装设计零配件部件设计快速成型和制造小规模生产竞争分析质量控制/检测非接触式检测部件到CAD 检测初样检测。

2实验操作

本次实验我们主要进行的是对一些机械模型的扫描操作。有对简单的方块或圆柱体的扫描，也有对复杂的汽车模型的扫描。当然，主要任务还是对VXscan 的软件模块的使用操作。这款仪器的实质是对机械模型进行成型处理，然后再在软件上进行后续加工处理。这是我们第一次接触这款软件，与传统三维软件相比这款软件在某些方面有着传统软件的共性，当然由于这是一款基于扫描仪的软件，也有着其自身的不同点。

由于第一次使用这款软件，在操作上面不太熟悉，因此扫描出来的图形辨识度不高，由于时间的限制，后续加工处理只是象征性地进行了一些操作。但软件的强大功能确实给了我们很大的启迪。

三、实验总结

1、试验中不要随意动触碰机器，且在旁边观察时也不能有太大的动作，否则可能会影响扫描效果，进而影响实验结果；

2、三坐标测量仪用于精密加工，扫描后的点需进行处理才能用于进一步的加工；

3、在扫描过程中，扫面时界面弹出无法扫描，有可能是摄像头距工件太远，一般控制在80-100cm左右；

4、由于工件小则不用再工件上贴编码点，只需在工件周围放置3-4个编码块。

本次实验让我们对三维建模有了一个全新的认识，拓宽了我们的知识面，使我们的知识系统更为丰富。