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逆向工程技術(shù)Reverse Engineering)．是20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)在先進(jìn)制造領(lǐng)域里的新技術(shù)。與傳統(tǒng)的“產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)一產(chǎn)品CAD模型一產(chǎn)品(物理模型)”的正向工程不同，逆向工程首先對(duì)實(shí)物原型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和曲面重構(gòu)等過(guò)程，構(gòu)造出實(shí)物的三維模型，然后再對(duì)原型進(jìn)行復(fù)制或在原型基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

　　數(shù)據(jù)預(yù)處理

　　實(shí)際測(cè)量當(dāng)中由于各種人為及隨機(jī)因素的影響，測(cè)量結(jié)果會(huì)不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是在尖銳邊緣和產(chǎn)品邊界附近的測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)中的壞點(diǎn)可能使該點(diǎn)及其周?chē)那嫫x原曲面。如果直接使用測(cè)量后的數(shù)據(jù)用于曲線(xiàn)、曲面造型，勢(shì)必會(huì)造成重構(gòu)曲面不能滿(mǎn)足精度要求．對(duì)于那些測(cè)量誤差太大的無(wú)效測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致擬合后的曲面發(fā)生干涉、翹曲等變形，甚至導(dǎo)致曲面無(wú)法擬合。因此，在進(jìn)行曲面重構(gòu)之前必須對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理內(nèi)容主要包括六個(gè)方面：格式轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)過(guò)濾及平滑；分塊數(shù)據(jù)整合對(duì)齊；球頭半徑補(bǔ)償；數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)；數(shù)據(jù)分割等，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴ǎ堰@些經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)擬合成CAD模型。

　　用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行接觸式測(cè)量時(shí)，得到的數(shù)據(jù)是測(cè)頭中心的坐標(biāo)值，而并非測(cè)頭與被測(cè)件接觸點(diǎn)的坐標(biāo)值。在測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)頭的運(yùn)動(dòng)方向和被測(cè)曲面的法線(xiàn)方向不一致．故在確定實(shí)際被測(cè)件輪廓的各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)。需要進(jìn)行測(cè)頭半徑的補(bǔ)償。測(cè)頭半徑補(bǔ)償常用的方法有：微平面法、三點(diǎn)共圓法、擬合補(bǔ)償法、直接計(jì)算法和三角網(wǎng)絡(luò)法。而通過(guò)激光掃描設(shè)備得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)不同于接觸式數(shù)據(jù)．一般得到的數(shù)據(jù)可達(dá)到幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。甚至更多；它不僅會(huì)使計(jì)算量加大，還會(huì)影響曲面的光順性．因此必須對(duì)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)。有關(guān)數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)的算法很多．主要有：*大允許偏差精減法、均勻網(wǎng)格法與非均勻網(wǎng)格法。

　　曲面重構(gòu)

　　在逆向工程中．實(shí)物的三維模型重建是整個(gè)過(guò)程*關(guān)鍵、*復(fù)雜的一環(huán)，而曲面重構(gòu)又是這一環(huán)節(jié)中的核心部分。目前．在對(duì)實(shí)物的逆向工程的過(guò)程中，大致有三種曲面重構(gòu)方法：一種是基于三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方法：第二種是以B—Spline或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方法：第三種是以多面體方式來(lái)描述曲面物體。

　　曲面重構(gòu)中通常先對(duì)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)化。可以根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)塊的邊界構(gòu)造初始曲面，對(duì)應(yīng)各數(shù)據(jù)點(diǎn)在曲面上的相對(duì)位置，從而計(jì)算機(jī)出其各自的參數(shù)(u，v)的分布，使各數(shù)據(jù)點(diǎn)成為曲面片真正的節(jié)點(diǎn)。然后對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行順序排列，包括節(jié)點(diǎn)次序、節(jié)點(diǎn)編號(hào)和節(jié)點(diǎn)參數(shù)化值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下步處理。

　　CAD模型重構(gòu)

　　經(jīng)過(guò)曲面重構(gòu)后，得到的模型為曲面模型．而進(jìn)行后續(xù)的制造或進(jìn)行有限元分析所需要的模型必須為有厚度的、有質(zhì)量的實(shí)體模型，因此一般要將曲面模型輸入到CAD軟件中轉(zhuǎn)換成實(shí)體模型。

　　在CAD軟件中的幾何模型重構(gòu)一般分為兩種方法：

　　1、掃描時(shí)，將零件的外形數(shù)據(jù)全部獲取。然后再RE軟件中，將零件的外形全部擬合重構(gòu)出來(lái)。中央將其模型數(shù)據(jù)輸入到CAD軟件中，經(jīng)數(shù)據(jù)修復(fù)后，則只需要進(jìn)行實(shí)體化，將曲面模型轉(zhuǎn)換成有厚度的、有質(zhì)量的曲面模型。例如，在PROE中對(duì)曲面模型進(jìn)行實(shí)體化只需點(diǎn)選輸入的IGES的曲面模型，然后使用Solidify命令．使曲面模型變成一個(gè)實(shí)體模型．或使用Thicken命令，使曲面模型變成一個(gè)有一定厚度的實(shí)體模型。

　　2、著零件的外形一部分為復(fù)雜自由曲面特征．則只需對(duì)這復(fù)雜自由曲面部分，采用逆向工程處理，然后將其輸入到CAD軟件中，使用CAD軟件中的造型技術(shù)將這個(gè)零件的幾何實(shí)體模型繪制出來(lái)。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　逆向工程技術(shù)以其獨(dú)有的特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、模具的設(shè)計(jì)、舊零件的還原等許多方面，逆向工程測(cè)量測(cè)繪目前來(lái)說(shuō)還存在較大的局限性。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，集中表現(xiàn)為軟件智能化低；點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理方面功能弱；建模過(guò)程主要依靠人工干預(yù)、設(shè)計(jì)精度不夠高；集成化程度低等。隨著測(cè)鼉?cè)O(shè)備和軟件智能化的發(fā)展．將來(lái)有望形成集成化逆向工程系統(tǒng)，以軟件的智能化來(lái)代替人工干預(yù)的不足。