逆向工程原理是？关键技术包括哪些？

1.逆向工程的定义及原理

逆向工程是利用某种方法，对已存在的产品零件或者原型，利用数字化接触式测量设备(CMM)或其他非接触式设备，获取物体表面的三维数据，再经过相关软件进行曲面重构，最终得出物体的CAD模型的全过程。逆向工程体系主要分为三个步骤，即数据获取、曲面重构及模型重建。其中，数据获取就是要通过三维形貌测量的方法对物体的形貌数据提取出来。

2.逆向工程关键技术

(1)测量技术

逆向工程的测量技术原理主要分为接触式测量和非接触式测量。

接触式测量：接触式测量技术以探针为载体，在物体三维表面上利用探针与表面直接接触实现数据采集，但探针式接触测量在遇到造型复杂的物体时，精度控制极不稳定，容易产生数据盲区，在触碰到一些拐角或者曲面时容易将探针折断，适合精度要求高、尺寸大的物体测量。

非接触式测量：非接触式测量技术是目前主流应用趋势，应用范围最广。非接触式测量具有损耗低、适用面广、速度快的特点。数据精度方面没有接触式测量高，较适合民用领域产品的逆向数据采集。

(2)数据处理技术

实物在经过三维扫描测量后，得到的数据模型是分散的，分散的点数据集合称为“点云数据”。由于测量设备精度的不同，点云数据存在密集点云和稀疏点云之分，设备精度越高，稀疏点云越少，点云数据处理的工作量就越低;设备精度越差，则工作量越大，但无论设备精度高低，都需对点云数据进行处理。

(3)基于IMAGEWARE的曲面重构技术

经过数据测量得到的初始点云数据，不能直接适用于设计与制造，点云数据需要通过软件进行二次模型重构。模型重构的目的是将点云数据实体化，从而衔接曲面光顺工作，最终满足开发和生产需求。在三维数字化模型中，空间遵循三维构成的原理，在数据算法上由多个点构成线，多个线组成面，面最终相接成实体，因此曲面重构主要通过逆向处理软件来实现。基于IMAGEWARE逆向软件的曲面重构技术如下：

拟合特征曲线曲面重构：通过提炼外围点云特征拟合生成特征曲线，通过特征曲线提炼出结构曲线，再利用软件中放样、曲面混接、曲面衔接等命令生成曲面，最后进行优化，完成曲面重构。

特征优化法曲面重构：将处理好的点云数据在IMAGEWARE中再次优化，将优化后的点云拟合，修补存在的破面，直接生成曲面。

(4)基于参数化的模型曲面构建技术

曲面重构后生成的模型是三角形网格的集合。通常曲率越大，三角形网格越多，其文件内容越大。在生成产品实体之前，先对网格优化，优化后的文件以STL格式保存，再进入到参数化模型曲面构建的流程。目前主流的参数化软件有Pro-E、Solidworks、UG等。在参数化软件中，模型曲面构建主要有特征曲线构建法、轮廓描摹法、结构线提炼法三种。

(5)曲面光顺技术

由于IMAGEWARE软件和Pro-E等参数化软件存在算法区别，通过IMAGEWARE导出的STL文件导入到参数化软件中会出现曲面折叠、重复、弯曲、不平顺等问题。曲面的质量决定了实体模型能否实际运用于生产，如果曲面光顺的问题无法解决，所生产出的产品将会产生巨大缺陷。曲面光顺的主要目的是对点云数据的波形过滤。

以上梳理了逆向工程的原理及关键技术，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。

推荐阅读：

2022年全球CAD市场格局趋势及国产替代空间研究报告(45页).pdf

中望软件-2D CAD国产替代正当时3D CAD与“All~in~One CAx”锻造未来-220915(32页).pdf

2021年全球移动CAD行业研究报告(33页).pdf