傳統的工業產品開發都遵循嚴謹的順向工程研發流程,從功能的確認與規格的制定開始,來構思產品的零部件需求,再由各個組件的設計、制造以及檢驗零部件組裝、檢驗整機組裝、性能測試等程序來完成;而在逆向工程中個,設計人員面對的是產品樣件,即實物模型,這是逆向工程與其他常規制造方式的不同之處。此外,逆向工程具有與傳統設計制造過程截然不同的設計流程。在逆向工程中,按照現有的零件原型進行設計生產,零件所具有的幾何特征與技術要求都包含在原型中;而傳統的設計制造是按照零件最終所要承擔的功能以及各方面的影響因素,進行從無到有的設計。還有一點,從概念設計出發到最終形成CAD模型的傳統設計是一個確定的明晰的過程,而通過對現有零件原型數字化后形成CAD模型的逆向工程是一個推理、逼近的過程。
逆向工程一般可分為四個階段。
①零件原型的數字化。通常采用三坐標測量機或激光掃描裝置來獲得零件原型表面點的三維坐標值。
②從測量數據中提取零件原型的幾何特征。按測量數據的幾何數據對其進行分割,采用幾何特征匹配與識別的方法來獲取零件原型所具有的設計與加工特征。
③零件原型CAD模型的重建。在分割后的三維數據CAD系統中分別做表面模型的擬合,并通過各表面的求交與拼接獲零件表面的CAD模型。
④重建CAD模型的檢驗與修整。根據獲得的CAD模型用重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建的CAD模具是否有精度或其他試驗性能指標的要求,對不滿足要求者重復以上過程,直至達到零件的設計要求。
從逆向工程的概念和技術特點可以看出,逆向工程的應用領域主要是飛機、汽車、玩具和家電等模具相關行業。近年來隨著生物、材料技術的發展,逆向工程技術也開始應用在人工生物骨骼等醫學領域。但是其最主要的應用領域還是在模具行業。由于模具制造過程中經常需要反復試沖和修改模具型面。若測量最終符合要求的模具并反求出其數字化模型,在重復制造該模具時就可運用這一備用數字模型生成加工程序,可以大大提高模具生產效率,降低模具制造成本。
逆向工程技術在我國,特別是以生產各種汽車、玩具配套件的地區、企業有著十分廣闊的應用前景。這些地區、企業經常需要根據客戶提供的樣件制造出模具或直接加工出產品。在這些企業,測量設備和CAD/CAM系統是必不可少的,但是由于逆向工程技術應用不夠完善,嚴重影響了產品的精度以及生產周期。因此,逆向工程技術與CAD/CAM系統的結合對這些企業的應用有重要意義。
與CAD/CAM系統在我國十幾年的應用時間相比,逆向工程技術為工程技術人員所了解只有十幾年甚至幾年的時間。時間雖短,但逆向工程技術廣泛的應用前景已經為大多數工程技術人員所關注,這對提高我國模具制造行業的整體技術含量,進而提高產品的市場競爭力具有重要的推動作用。