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技术知识

什么是逆向工程?

不借助于绘图、文档资料或者已有的计算机模型,将一个现有的工件、分总成、或者产品进行复制的过程,被称之为“逆向工程”。该过程通常需要有相应的硬件设备和软件来完成。

 

什么场合需要逆向工程?

·   某一产品的原始制造商不再生产该产品;

·   原始产品设计时没有保留合适的文档资料;

·   原始制造商已经没有了,但是客户还需要它的产品;

·   原始设计的文档资料丢失或者根本就没有;

·   某个产品中不好的特征需要重新设计,比如,过度磨损的地方表示该处必须加以改进;

·   在长时间的使用之后,加强某个产品好的特征;

·   分析竞争对手产品好坏特点;

·   为改善产品的性能和特点而探索新的方法;

·   获得竞争对手的基准测试方法,理解竞争对手的产品来开发更好的产品;

·   原有的CAD模型不够支持现有的修改和加工方式;

·   原有的供应商不能或者不愿意提供额外的工件;

·   原有设备的制造商不愿意或者不能提供替换工件、或者因为唯一的工件来源而漫天要价;

·   用更现代的、廉价的技术来更新废弃的材料或者过时的加工工艺。

 

逆向工程的过程:

·    明确系统的各个组件以及它们之间的内在联系;

·   以另外一种形式或者更高抽象的技术水平,来创建和表示系统;

·   建立该系统的物理表达形式。

 

开始进行逆向工程之前,需要注意的几个重点:

逆向工程通过获取它的物理尺寸、特征和材料特性,可以复制某个现有的工件。在打算进行逆向工程之前,需要进行很好的费用/效益分析以评估逆向工程项目的合理性。典型地讲,如果被复制的东西有高价值,或者可以进行大规模的生产,逆向工程是比较节省费用的,具有较高的性价比。有时候,即使逆向工程不节省费用,但是某一个产品对于整个系统来说有至关重要,对它进行逆向工程操作也是必须的。

 

使用CAD集成逆向工程概念的产品开发:

机械零件的逆向工程包括使用使用激光扫描头(仪)或者计算机层析(CT)获取三维点云。使用表面点云来表示工件的几何形状是创建参数化表面模型的第一步。使用逆向工程软件从点云创建一个好的三角片网格模型。然后将三角片云图进行整合、光顺和优化,得到干净均匀的高质量三角片模型,然后对模型进行分析并为CAM(计算机辅助加工)产生刀具加工路径。对于某些产品的表面或者部分尺寸要求比较高的,则可以将三角片模型导入CAD软件生成NURBS(非均匀有理样条)曲线或者NURBS曲面做进一步的精炼、分析、修改并生成加工路径。最后CAM生产出物理零件。

 

技术服务:

·   接触和非接触式(激光)扫描;

·   物理零件与CAD模型偏差分析;

·   尺寸检测和评估;

 

逆向工程所需的要素:

·   数字化或者扫描硬件(转台式扫描机、便携式扫描仪、激光扫描头与三坐标测量机、激光扫描头与关节臂、激光扫描头与雕刻机等);

·   云图逆向工程软件(比如NXCLONEIMAGEWARESURFACER)、GOEMAGICPOLYWORK等)

·   CAD设计软件(比如UG NXPRO-ESOLIDWORK等);

 

逆向工程的应用:

在很多领域里逆向工程早已司空见惯,诸如娱乐、汽车、消费产品、微器件、电子和机械设计等。比如,有一台新型机器上市,竞争对手制造商可能买一台,将它拆散以学会如何建造,弄明白它是怎么工作的。在建筑、造船等行业,桥梁、建筑及船壳可以从过去成功的例子中复制,这样可以减少失败的几率。

在很多场合,设计人员使用油泥、石膏、木材、泡沫乳胶等材料,将他们的设想做成某一形状。但是为了能够加工零件,需要CAD模型。随着产品的外形越来越大越接近自然形状,在CAD里面进行设计会面临很大的挑战,有时侯甚至不可能;没法保证CAD模型能够与手工雕刻的模型足够地接近,特别是在某些局部区域。逆向工程为这一问题提供了一种有效的解决手段,因为这里的物理模型是CAD模型的可靠信息来源,这也被称之为工件-CAD过程。

 

逆向工程一个另外的原因是压缩产品开发的时间。 在非常竞争激烈的全球化市场,制造商不断地寻求新的方法来缩短新产品投放市场的时间。快速产品开发(RPD)指的就是新近开发的技术和工艺可以帮助制造商和设计人员满足减少产品开发时间的需要。例如,精密注塑模具公司必须大幅降低工具和模具的开发时间。通过使用逆向工程,可以迅速地以数字形式捕获三维产品或模型、重新建模、导出给快速成或者快速加工。

现代三维CAD设计工具已经帮助机械设计实现了革命性的变化。三维扫描头与三坐标测量机(CMM)可以抄数各种组件,实现信息屏幕化,然后进行三维建模。较新的三维扫描系统其精度已经能够完成从局部尺寸的分析到更高程度的产品定型方面的工作。

跟汽车工业一样,逆向工程在机械加工和航空制造方面也能胜任,因为这些领域的机械设计需要跨越很长的时间段,在期间有些组件可能已经成旧过时。因此逆向工程在重新制造这些后市场零件就有了用武之地。

 


 
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