逆向工程研究

逆向工程研究 逆向工程研究 海克斯康测量技术(青岛)有限公司 卢开所 摘要：本文论述了逆向工程的起源与发展，并对逆向工程涉及的相关技术进行了探讨和研究。 关键词：逆向工程、正向工程、三坐标测量机、数据采集、重建、数字产品及智能化 1． 概述： 人类社会发展至今，已经历了几千年研究和探索，在各方面都积累丰厚的知识财富和科技成果，它是产品开发的基础，是人类的宝贵财富。但由于历史的局限，在没有计算机的时代，大多数遗产都是用模拟的方式记录的，在当今数字化时代，要快捷地利用这些知识和成果，实属不便。这就要求把大量的模拟信息转化为数字化的模型，以供以后产品开发所用。在机械产品方面，我们可以利用逆向工程的思想，用三坐标测量机来快速地完成转换。 翻开几千年人类探索和研究的历史，你会发现，每一项成果都是在前人研究的基础上，模仿自然界和人类社会在相关领域、具有相应特长、特性的事物、动物或人来实现的。看到天空中的飞鸟，我们仿制了飞机，但飞机比鸟飞得更高、更快、更远；看到海中游的鲸，人们仿制了潜艇，但潜艇比鲸潜得更深、体积更大、续潜能力更强；… 这就是说人类一直在学习现有事物、研究现有事物、仿制现有事物，即人类一直在采用逆向工程的方式工作，不仅仿制原型，而且超越原型。 通过样件开发产品的过程人们称为逆向工程，和产品正向设计过程相反。逆向工程主要是研究他人或现存的系统或产品，发现其规律，以复制、改进并超越现有产品或系统的过程。逆向工程不仅仅是对现实世界的模仿，更是对现实世界的改造，是一种超越。它所涉及的关键技术主要包括：三维实体几何形状数据采集、规则或大量离散数据处理、三维实体模型重建、加工等。 逆向产品研发流程如下图： 2． 三坐标测量机是逆向工程的数据采集器，是逆向工程的数据源。 三坐标测量机是近几十年来，随着计算机、机床业的飞速发展而产生的一种高效高精度的测量仪器。它采用坐标测量的原理，在计算机软件的控制和驱动下，完成对工件几何尺寸和形位公差的三坐标数据采集。它有机地结合了数字控制技术，利用了计算机软件技术，采用了先进的位置传感技术和精密机构技术，并使之完美结合。它顺应了硬件软件化的技术发展方向，使诸如齿轮、凸轮、涡轮涡杆等以前需要专用检测设备才能完成工件，现在可用通用的三坐标测量机进行数据采集，结合相应测量、评价软件来实现专业的检测、评价功能。 通过了解三坐标测量机的原理，人们很容易知道其优越的特性：高效、高精度、高柔性而又具有相当的专用性。采用先进传感技术、数字控制技术、计算机软件控制和处理技术，使得三坐标测量机具有很高的数据采集和处理效率；它以精密的机械主体为基础，采用软件控制和补偿技术，再配以高精度的位置传感器，可实现很高的精度。它实现空间坐标点的测量，采用计算机软件来完成产品几何尺寸、形位公差的评价，不同类型的产品只要调整软件即可完成，这既使得三坐标测量机具有很高的柔性，又具有相应的专用性。 逆向工程要仿制样品，就要有相应的数据信息。数据采集是逆向工程的起点，是逆向工程的基本活动。 基于上述三坐标的特性，可以说三坐标测量机是逆向工程理想的数据采集器。 3． 逆向工程中数据采集规划 采集规划目的是使采集的数据正确而又高效。正确是指所采集的数据足够反映样件的特性而不会产生误导误解；高效是指在能够正确示产品特性的情况下，所采集的数据尽量少、所走过的路径尽量短、所化费的时间尽量少。 对产品数据采集，有一条基本的原则：沿着特征方向走，顺着法向方向采。就好比火车，沿着轨道走，顺着枕木采集数字信息。这是一般原则，实际应根据具体产品和逆向工程软件来定。下面分三个方面来介绍。 规则形状的数据采集规划： 对规则形状诸如点、直线、圆弧、平面、圆柱、圆锥、球等，也包括扩展规则形状如双曲线、螺旋线、齿轮、凸轮等，数据采集多用精度高的接触式探头，依据数学定义这些元素所需的点信息进行数据采集规划，这里不做过多说明。虽然我们把一些产品的形状归结为特征，但现实产品不可能是理论形状，加工、使用、环境的不同，也影响着产品的形状。作为逆向工程的测量规划，就不能仅停留在“特征”的抽取上，更应考虑产品的变化趋势，即分析形位公差。 下表是各规则元素数学描述所需的最小数据点数，要描述其公差与变化，实际需要测量更多的点。 自由曲面的数据采集规划： 对非规则形状，统称自由曲面，多采用非接触式探头或二者相结合。原则上，要描述自由形状的产品，只要记录足够的数据点信息即可，但评判足够数据点是很难的。实际数据采集规划中，多依据工件的整体特征和流向，进行顺着特征走，法向特征扫的数据采集规划；对局部变化较大的地方，仍采用这一原则进行分块补充。 智能数据采集规划： 当前智能数据采集还处于刚开始阶段，但它是三坐标测量机所追求的目标，它包括样件自动定位、自动元素识别、自动采集规划和自动数据采集。 4． 逆向工程是产品研发的有效工具 产品研发并非空中楼阁，需要在现有的产品和技术上进行研发，现有的产品并非都有数学模型和数据信息，人们往往需要用逆向工程的方式来进行数据采集和数学模型还原。 一般产品在刚开始工作时，并非处于最佳状态，要工作一段时间后，经过机构间的有效啮合，才能达到比较理想的工作状态，这时产品各部分的几何尺寸和形位公差才是我们设计所追求的。但这时的产品和设计的原样已有一定差别，需要用逆向工程的方式获取当前理想工作状态下的数据，以改进设计。 可见，逆向工程是产品研发的有效、适用的工具。 5． 逆向工程中产品重建规划 逆向工程的数据处理过程包括：分析现有产品或系统，对其原理进行抽取，结合新技术、改进并超越现有产品（第三步实际是正向工程）。 分析：分析现有产品或系统，找出其工作原理的关键数据。现阶段有手工分析、自动分析和智能分析三种分析方式。 抽取：按一定规则从数据中识别出产品原型中的各元素和各特性，抽取也是一个数据过滤和加密的过程。 产品重建：重建按重建的方式分线架重建、面片重建和整体重建。 线架重建是按人们从线到面的思维方式进行的，CAD/CAM发展早期重建软件基本都采用线架重建模式。当前流行的线架重构软件主要有UG、ProE、Catia、Surfacer、CopyCAD等，其中Surfacer和CopyCAD在线架抽取方面非常有特色。 面片重建是直接从样件数据中抽取面片，上述软件都能完成这样的任务，但效果并非理想，其主要原因是分块和拼接不是很方便和有效。ProE新出的ICEM软件在面片重建方面很有特色，它可辅助用户完成分块和自动拼接。 整体重建实际上是智能化的重建过程，既包括线架重建和面片重建，又包括产品的实体构造，主要由软件自动化地完成，其更注重产品整体。 数字产品： 逆向工程所产生的数字产品，是真实产品的数字化，同时可在模拟的环境中模拟的工作状态，排除和改进当前产品原型的不足，从而超越样品。 6． 加工： 加工是将数字产品转化为真实产品的过程，加工的规划和数据采集有很多相似的地方，这里不过多说明。逆向工程的加工更注重加工工艺的自动化和加工的自动化完成。 7． 总结： 仿制是产品发展的原动力，逆向工程是产品研发的有效途径。逆向工程把三坐标测量机、CAD/CAM/CAE软件、CNC机床有机而又高效地结合在一起，成为产品研发和生产的一个高效、便捷的途径。 逆向工程不仅仅是产品的仿制，它更肩负着数学模型的还原和再设计的优化等多项重任。 当前，虽然逆向工程发展已取得了长足进展，逆向工程的概念已深入人心，并被广泛应用于各个领域，不仅是机械产品的研发；先进企业都纷纷采用逆向工程模式进行产品研发和生产。但产品逆向工程还是一个不完全成熟的过程，各个环节仍有待于进一步完善、探索和研究，并没有非常完善的解决。 三坐标测量机作为逆向工程的数据源，其尺寸有待于朝着超大型和超微型两个方向发展；其测头有待于朝着高效、快捷、多用途方向发展；其软件要求功能强大且操作简便，算法可重用性强。逆向工程中的重构软件要求重构效率高、操作边界和重构效果好。 总之，三坐标测量机朝着智能化方向发展，逆向工程也朝着智能化方向发展。 RP（Rapid Prototyping）技术简介 陕西恒通智能机器有限公司 在制造业中各类零件的传统制造工艺按加工后原材料体积变化与否分为成型与拼合法(Forming and Joining)和材料去除法(Material Removing)两大类。成型法按被加工材料的自然状态又可分为固态成型法（锻造、冲剪、挤压、拉拔等）、液态成型法（铸造）和半液态成型法（注塑）。拼合法又可分为机械联接、粘接术和焊接三种方式。材料去除法则有人们所熟知的车、铣、刨、磨等工艺，加工后原材料体积减小。 八十年代初，一种全新的制造概念—材料累加法(Material Increase Manufacturing)被提了出来。由于CAD技术和光、机、电控制技术的发展，这种新型的零件生产工艺就成为RP（快速成型）的主要实现手段。 80年代后期发展起来的快速成型技术，被认为是近20年来制造领域的一次重大突破，其对制造行业的影响可与50~60年代的数控技术相比。RP综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评估，修改及功能试验，大大缩短产品的研制周期。而以RP系统为基础发展起来并已成熟的快速工装模具制造(Quick Tooling/Molding)、快速精铸技术(Quick Casting)则可实现零件的快速制造(Quick 的熔丝材料（丝材直径一般在1.5mm以上）从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。每层厚度范围在0．025～0．762mm，一层叠一层最后形成整个零件模型。 RP工艺技术比较 7.零件的复杂程度和生产批量与制造成本基本无关. 反求工程与现代设计 北京理工大学 刘影 万耀青 杭九全 1　反求工程出现和发展的时代背景 二次大战中，几十个国家卷入战祸，饱受战争创伤。特别是战败国，在二战结束后，急于恢复和振兴经济。日本在60年代初提出科技立国方针：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出。为要国产化的改进，迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计（Inverse Design）或反求工程（Inverse　Engineering），这两者是同一内涵，仅是不同国家的不同提法。发展到现在，己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，反求工程的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和开发各种新产品奠定了良好基础。 实际上，任何产品问世，包括创新、改进和仿制的，都蕴含着对已有科学、技术的继承和应用借鉴。因而反求思维在工程中的应用已源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的。 市场经济竞争机制已渗透到各个领域，如何发展科技和经济，世界各国都在研究对策。从共性特征可概括为4个方面对策：(1）大力提倡创造性。包括新的思维方式、新原理、新理论、新方案、新结构、新技术、新材料、新工艺、新仪器等等。对于发展一个国家的国民经济来说，创造性是永恒主题。（2）研究和应用新的设计理论、方法去改造和完善传统的方法，使能既快又好地设计出新型产品。(3）把计算机应用广泛地引入产品设计、开发的全过程（预测、决策、管理、设计制造、试验、销售服务等）中，以期达到这些过程的一体化、智能化和自动化。（4）研究和应用反求工程，使能在高的起点去创造新产品。 2　反求工程的含义 反求工程是综合性很强的术语，它是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的设计，这就是反求工程的含义，特别强调再创造是反求的灵魂。 2．1　正设计与反设计 人们通称的设计，一般均指正设计。它是对一个事物真相事先并不知道，通过设计师的创造性劳动，变为人类需求的喜爱的产品。为此，首先要根据市场需求，提出目标和技术要求，进行功能设计，创造新方案，经过一系列的设计活动，变为产品。概括地说，正设计是由未知到已知、由想象到现实的过程，其示意图如图1。 图1　正设计过程示意图 反设计是从已知事物的有关信息（包括硬件、软件、照片、广告、情报等）去寻求这些信息的科学性、技术性，先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等等，要回溯这些信息的科学依据，即充分消化和吸收，而更重要本质是在此基础上要改进、挖潜进行再创造。反求的目标如仅限于仿制，是最原始、低级的模仿，其质量和生命周期不会有竞争力，更严重的是侵权行为，要受产权保护制裁。图2为反设计过程示意图。 如果说正设计的关键要解答“怎么做?”，即设计任务提出后，怎样实现和达到预定目标，那么反求的关键要解答“为什么要这样做?”，即已知目标后，要探索和掌握这种目标的设计者是如何一步一步实现的，反求别人脑袋里是怎样想、怎样做的，要摸清设计意图、所用技术、关键和设计理论与方法。从这个意义上说，正设计是主动的创造，而反求是先被动后主动的创造，别有一番难度。故反求并非正设计的简单逆过程，因为一个先进成熟的产品，凝集着设计者的智慧和技术，要去吃透、消化，包含很多复杂内容。往往吃透别人的技术比自己创造还难，这是因为：（1）先进产品中总有“绝招”、“诀窍”和关键技术，我们并不掌握；（2）别人的思维不会告诉你，要想“钻进别人脑袋里去挖出来”，要花艰苦劳动。多年来我国测绘仿制的产品，大多数达不到原产品的水平，涉及原因、内容和技术是多方面的，正说明发展反求工程的研究和应用是多么重要。 图2　反设计过程示意图 正设计和反设计既有区别又相辅相成，具有丰富正设计经验和水平的人，可以显著提高反求水平；反设计的成功经验可以促进正设计的水平。但缺乏正设计经验者，反设计中也不能充分消化吸收。作为一个国家来说，吃透别人的技术仅仅是第一步，在此基础上结合国情进行再创造，变成有自主权和竞争力的新产品，才是反求工程的完整意义和目的。 2．2　反求工程与知识产权 任何一项新技术、新产品，应该受到有关保护法（如专利法、知识产权法、商标法等）的法律保护，这是国际性的共同，这才能引导正常的市场竞争和贸易。反求工程绝不等于偷技术，它是在科技道德和法律制约下，从学术、工程、技术方面来促进科技的发展。这是因为： （1）任何产品的设计、开发，总要借鉴、继承已有的知识和技术，市场上的产品总要被别人借鉴，关键要划清产权的界限。 （2）青出于蓝而胜于蓝是发展规律，通过反求来发展新产品，起点高，周期短，成效快，决非照抄照搬。 (3）科学的反求，有助于促进技术革新，扩大眼界，有助于尽快培养新人。 但应该强调，作为一个国家、民族，为发展科技和振兴经济，不能全靠反求来生存；鼓励独立的创造性永远是主旋律或主题。 3　反求对象的类别 从工程技术角度看，反求对象可概括为实物反求、软件反求和影像反求三类。 3．1　实物反求 顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试验、测绘和详细分折，提出再创造的关键。其中包括功能反求、性能反求、方案、结构、材质、精度、使用规范等众多方面的反求。实物反求对象可以是整机、部件组件和零件。 作者经历过多种产品的反求，以下几点可供借鉴。 3.1.1　试验方案和试验方法 总之，通过试验，要客观捕捉和反映原机的真实面貌，总结其优点和不足。对有些样机，不仅要作台架试验，必要时还要作野外行走试验。 3．1．2　测绘中的几项关键 (1)尺寸、精度问题。一般样机都要经出厂磨合试验和性能试验，这样，其尺寸、形状、表面等精度会有变化，要反求其公差和表面精度； （2)曲线和曲面拟合问题。有些零件或组件，尽管可测出其特征点，但难以勾画出其形状（例如三维曲面），这就要用三坐标测量和CAD中曲面造型等技术去解决（见下面软件反求）； (3）无损检测问题。对样机的零件测绘不允许有损伤，要能恢复原状。例如：有些零件表面有耐磨、耐蚀或美观性等很薄涂层；材质成分和硬度；内表面难以测量的尺寸和形状等等，就必须用无损检测，一般可用激光技术、材料转移的光谱技术、三维全息照相显示技术等等。 （4)测绘后对关键问题的分析和反设计问题。测绘完后要完整变成图纸，需各种标注和根据对零件工作特性提出技术要求；特殊的形状曲线［2］（例如高次方凸轮轮廓、各种过渡曲线等）应通过优化设计反求其科学依据；箱体等结构复杂件应采用有限元法去反求其强度和刚度等。 测绘后的反求是试验反求后的进一步深化，能否消化、摸底，提出改进挖潜和再创造的途径，是这阶段的关键，有众多内容要做，而且不同对象尚有其特殊个性，这里仅列出机械产品中的一些问题。 3.2　软件反求 产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件反求中有三类情况：一是既有实物，又有全套技术软件；二是有实物而无技术软件；三是无实物，仅有全套或部分技术软件。每类反求各有特点和难点，这里仅就以下问题作介绍。 3．2.1　利用CAD技术对复杂曲面的反求 有很多复杂曲线、曲面，可以测出其特征点，但很难靠人工绘图方法，去拟合和拼接出原来的曲面，例如液力变矩器、涡轮增压器的三维曲面，汽车车身外形曲面等等。现代科技的发展，有条件去精确测量和反求。 （1)利用三坐标测量仪与CAD软件进行反求 三坐标测量仪在设定基准下可以测出所需要的全部三维点坐标，是表面数字化过程，如何利用这些数值信息构成曲面，需利用CAD软件中曲面重构处理。目前商品化CAD软件中，已有为反求工程的应用模块，例如Pro／Engineering、Unigraph、Cimatron等，将测量数据按其输入后，即可生成各种曲面，山东工程学院汽车工程系亦已研制成这类软件，并在汽车外形设计和反求中应用。但三维曲面的光顺问题还未妥善解决，一般按人为方法去处理，但还有一定误差。其运行示意过程如图3。 图3　三坐标测量仪与CAD结合示意图 进一步发展，是将CAD所得信息与CAM连接，直接利用计算机辅助制造加工出产品。 （2）利用特殊材料对反求样品进行复制 利用环氧树脂类材料熔化后涂在样件表面，冷却后即变成样件制造的阴模，直接生成样件，不经过表面数字化过程。但这仅仅是复制，未进行技术性的反求。 3.3　影像反求 既无实物，又无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等，要从中去构思、想象来反求，称影像反求，这是反求对象中难度最大的。影像反求本身就是创新过程。目前还未形成成熟的技术，一般要利用透视变换和透视投影，形成不同透视图，从外形、尺寸、比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。 4　现代设计理论和方法促进反求工程的发展和深化 现代设计理论和方法包括通用的（不针对具体工程专业）和专用的（针对工程专业）的两大范畴。科技发展日新月异，如果说早期的反求活动偏于模仿性、经验性、粗略近似的技术活动，用传统的、常规的方法基本可以胜任，那么对现代产品中高新技术和复杂多样的技术就无能为力。例如用断裂力学设计的产品，使用中出现裂纹是正常的，要想用经典力学去反求是无法解释的；高次方组合曲线或曲面的零件断面，不掌握优化技术就难以消化；引进产品某些零件寿命可精确地给出多少小时多少分，如不掌握疲劳和可靠性设计方法就会是个谜，等等。 反求工程包含的内容和知识面很广，不同专业产品又有不同领域。诸如原理、方案、功能、性能、参数、材质、结构、表面状况、精度和公差、工艺过程、油品、试验和检测、使用规范、维修、运输、可靠性、经济性、贮存等等都要寻究“为什么”的答案，要找出其先进科学的和落后不足的细节。引进产品不一定都先进，盲目吸收掩盖了落后，不适合国情是虚假的先进，最后都要吃大亏，都不是真正的反求的目标。反求过程中，如何用现代设计理论、方法和技术去寻求符合国情的适用技术，是提高国产化零件质量的核心问题。寻找适用技术就是再创造，一旦突破，成效显著，有时可使产品上水平、上档次。 顺便指出，开展反求工程的研究和应用，有助于人才培养。人们需要通过学习、创造、发明去发现新事物，而反求本身既是学习又可尽快掌握高新技术，缩小差距。发达国家重视反求，正在发展中国家更要重视和掌握这种艺术和技术。要完成一项反求任务，进而再创造，需学习和掌握众多知识和经验，促使人们不断去探讨“为什么这样做”，进而深化提高到“应该怎样做”。特别是中外合资和技术引进后的国产化，有大量反求工作。国产化就要创新，反求本质就是再创造，没有相应技术的人才就很难胜任。 5　应用展望 反求工程是一门开拓性、综合性和实用性很强的技术。尽管国内外已有大量成功经验，但目前还很少有这方面系统的论著，大多散见在各个行业的案例或设计资料中，很多企业也不愿将其反求技术公开。 如高新 模具 这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总体切削解决方案对模具的经济生产的重要性。 - 刀具体上标明允许的最大转速 反求工程在快速成型中的应用 出的表面质量。表面质量常低于Ra 0.2 um。 采用高速切削，使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削，吃刀时间短，冲击和弯曲减小了。 [ 来源： | 作者： | 时间：2006-2-9 14:14:19 | 浏览： 9 ]    添加到收藏夹     字号选择〖大 中 小〗 / 双击滚屏 单击停止      激光线扫描法的基本过程为:线激光发生器发出线激光对被扫描实体进行扫描,ＣＣＤ摄像头采集被测实体表面漫反射图像后将其送入计算机,反求设备图像处理软件对输入的图像进行二值化、细化等处理,然后利用三角测量原理计算Ｚ坐标值并结合Ｘ、Ｙ坐标值(Ｘ、Ｙ坐标由运动系统提供),生成以一定数据格式存放的密集的数据云,三维ＣＡＤ重构软件利用此数据云对三维实体图形进行重构。最终生成的图形以ＳＴＬ格式进行存储,以便快速成型机对被测实体进行加工。     三角测量法硬件由线激光发生器、ＣＣＤ摄像头、图像采集卡、相应的连接线与电源以及微型计算机组成。如果采用两个参数完全相同的ＣＣＤ摄像头对称放置,可以减少测量盲区,提高测量精度。三角测量法利用基准面、像点、物距、像距等之间的关系计算物体的Ｚ坐标值(如图2所示)。     图中,ｉ—入射光,Ｌ—透镜,Ｎ—成像屏,ｕ—透镜Ｌ的物距,ｖ—透镜Ｌ的像距,Ｏ—Ｌ光轴与入射光线ｉ的交点,Ａ—物面上的光点,Ａ’,Ｏ’分别是Ａ、Ｏ的像点,ｈ—物面上光点相对于基准面的Ｍ高度,α—入射光线与光轴的夹角,Ｍ’—目标平面,Ｍ—参考平面。     根据透镜成像原理,以入射光与透镜光轴交点所在平面Ｍ为基准面,则光点Ａ相对于基准面Ｍ的高度ｈ的计算公式为:     式中:ｕ、ｖ、α是系统参数,都是固定值,这样可以由ｈ’计算出ｈ的值。     六、结论     笔者认为,反求工程测量速度快,精度较高(±0.005～±0.01ｍｍ),可以满足快速成型制造的要求。但从目前反求工程的发展水平来看,仍存在很多问题,如反求工程在各环节上的某些算法精度还不高,对有较高精度要求的三维实体测量,还不能满足要求;三维实体测量得到的数据量很大,数据处理与三维重构需要较长时间等。因此需要继续加强对反求工程的改进工作,使其得到不断的完善与发展。 逆向工程设备-3DSS扫描仪市场潜力巨大 上海数造 随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要经过逆向工程技术的处理才能获得产品的数字模型，进而输送到CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称。 逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况： 1）产品的仿制和改进：例如委托方交付一件样品或产品(例如高尔夫球头等)，请制造厂商复制出来， 在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码，加工复制出一个相同的零件。 2）复杂型面质量控制的要求：当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试（如风洞实验等）建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。 3）在美学设计特别重要的领域：现在工业产品越来越强调外观的美感。通常此类产品是由复杂的自由曲面拼合而成的，由于其在概念设计阶段很难用严密统一的数字语言来描述，故而许多产品是事先造出泥制或木制的模型，再以此为依据，反求出实物模型。如汽车、摩托车、鼠标等。 例如汽车外型设计，广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。 逆向工程的主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。而物体三维坐标的测量是逆向工程中的关键技术，因此研发逆向工程设备，对我国国民经济的发展具有重大的意义。 以汽车工业为例，汽车工业是技术含量高、产品附加值高、资金密集、相关面广、带动性强的产业。面对激烈竞争的市场，汽车工业的发展已不仅仅是采用现代#管理#、实施各种降低成本的信息管理系统，更需要不断地开发新的产品，只有不断创新才能使我国汽车工业不断发展。因此围绕产品开发的各种技术手段应是企业首先考虑的问题。我国的汽车工业基础相对比较薄弱，开发全新的汽车产品又是个耗时费钱的系统工程，因此立足于现有汽车基础上进行改型设计就成为广泛采用的方式。事实上不仅在中国这样的发展中国家，即使是西方发达国家，汽车改型设计也是最主要的开发方式，既能降低开发成本，又缩短了产品开发周期。与此趋势相伴随的是，作为汽车改型开发所必不可少的三维测量技术得以迅速发展。这既是汽车开发需求催生的结果，同时技术的不断发展也提升了汽车开发的效率，两者相辅相成，共同发展。 ! 三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用 蔡司公司 公冶凡强 三坐标测量机测量原理： 将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机的组成： 1， 主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）； 2， 测头系统； 3， 电气控制硬件系统； 4， 数据处理软件系统（测量软件）； 三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用 逆向工程定义： 将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。 正向工程： 产品设计-->制造-->检验（三坐标测量机） 逆向工程： 早期： 美工设计-->手工模型（1：1）-->3轴靠模铣床 当今： 工件（模型）-->3维测量（三坐标测量机）-->设计à制造 逆向工程设备： 1， 测量机：获得产品三维数字化数据（点云/特征）； 2， 曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构； 3， CAD/CAE/CAM软件； 4， 数控机床； 逆向工程中的技术难点： 1， 获得产品的数字化点云（测量扫描系统）； 2， 将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体（逆向工程软件）； 3， 与CAD/CAE/CAM系统的集成；（通用CAD/CAM/CAE软件） 4， 为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师（人员）； 现代制造工业流程图： 逆向工程 曲面建模 测量 转 文章集合 关键词： 逆向工程    曲面建模    测量    文章集合                                           逆向工程技术在水泵叶轮测量和加工中的应用 作者：新疆科力先进制造技术有限责任公司 新疆工业设计与快速成型生产力促进中心 程新平 李力 张科 转自：《CAD/CAM与制造业信息化》 时间：2005年2月1日16:2     本文通过对水泵叶轮扫描测量及三维模型构建这一实例，向读者介绍了逆向工程的概念和基本原理；光学扫描仪在逆向工程中扫描测量的优势；如何利用逆向工程软件Imageware处理水泵叶轮点云数据；用UG NX进行曲面创建和三维造型；以及如何利用逆向工程技术检测水泵叶轮加工精度。     一、逆向工程简介     逆向工程（Reverse Engineering）也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法，重构实物的CAD模型，从而实现产品设计与制造的过程。与传统的设计制造方法不同，逆向工程是在没有设计图纸或图纸不完整，而有样品的情况下，利用三维扫描测量仪，准确快速地测量样品表面数据或轮廓外形，加以点数据处理、曲面创建、三维实体模型重构，然后通过CAM系统进行数控编程，直至利用CNC加工机床或快速成型机来制造产品。     逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容：      (1)新零件的设计，主要用于产品的改型或仿形设计。     (2)现成零件测量及复制，再现原产品的设计意图及重构三维数字化模型。     (3)损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制。     (4)产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。     逆向工程技术为快速制造提供了很好的技术支持，它已经成为消化吸收和二次开发的重要途径之一。逆向工程技术主要包括两方面内容：数字化技术和曲面重构技术。数字化技术是利用三维扫描测量仪采集实物或模型表面数据。曲面重建技术是根据测量所得到的几何表面的一系列点数据，构造出型体曲线、曲面，最终重构三维模型。     逆向工程作为对已有产品进行数据测量拟合、分析、改进设计和实现新产品开发的一种重要手段，有效地加快了新产品响应市场的速度。逆向工程可以输出快速原型制作及模具加工的多种数据格式，并支持不同用途。     二、水泵叶轮的三维数据测量     1．数据采集实施条件     随着传感技术、控制技术、图像处理和计算机视觉等相关技术的发展，出现了各种各样的物体表面几何数据获取方法，检测设备为产品三维数据的获取提供了硬件条件。目前，使用较多的有德国、英国、意大利、美国等国家生产的三维扫描仪和三坐标测量机。从测头结构原理来说，可分为接触式和非接触式两种。其中，接触式测量又可分为硬测头和软测头，这种测头与被测物体直接接触，获取数据信息，比较常用的是三座标测量机（CMM）。非接触式测量可分为光学法、工业ＣＴ、超声波法和磁共振(MRI)等。在逆向工程中，光学测量法应用最为广泛。典型的光测头是运用光学与激光的原理，包括激光扫描、光学扫描。     2．光学扫描仪在曲面扫描中的优势     实物的三维离散采样速度及数据质量是影响逆向工程技术应用的重要因素之一。三坐标测量机(ＣＭＭ)是一种较为成熟的接触式测量设备。它具有噪声低、精度高（可达±0.5μｍ）、重复性好等优点。它的缺点包括测量速度慢、效率低；对软体对象难以做精密测量；需要对测头表面损伤和测头半径进行补偿等。测量数据的特点是高精度低密度。     由于近年在分区域测量技术上的突破，使得投影光栅法的测量精度得到进一步的提高。比如说德国ＧＯＭ公司的ATOS流动光学三维扫描仪，测量速度大于43000点/ｓ，单幅照片可扫描点数最大可达400,000个点，单幅照片精度为±0.03ｍｍ，整体测量精度小于0.1ｍｍ/ｍ。光学扫描仪尤其便于复杂曲面的扫描，而CMM只能测量复杂曲面上有限的点，不能完整反映出曲面的形状。虽然其测量单点精度较高，但用有限的点去描述复杂曲面反而使整体精度大大降低，而光学扫描仪则恰恰相反。另外，光学扫描仪还具有测量范围大、携带方便等优点。ATOS光学扫描仪配合高分辨率数码照相系统使扫描范围可达8m×8m甚至更大，并且可以很方便地移动到实物现场工作。它不仅适于复杂轮廓的扫描，而且常用于汽车、摩托车内外饰件的逆向造型工作。     笔者在此采用德国GOM公司的ATOS光学扫描仪（ATOS I 600 EU）进行数据采集，测量精度为0.1mm/0.5m。扫描方式：光栅原理及GPS定位原理。ATOS扫描仪在测量时，可随意围绕被测物体移动，利用十一幅不同宽度的光栅反射信息，再经数据影像处理系统计算处理，即可得到实物表面点数据。     3．水泵叶轮扫描的前期准备工作     为了方便叶轮扫描和保证扫描的精确性，需对叶轮做必要的前期准备，如贴参考点、物体表面喷涂显像剂和仪器与软件校准等。     4．水泵叶轮扫描过程     叶轮的整个外形都需要扫描，因此无法完成对叶轮的一次性扫描。根据叶轮的形状，如图1所示，把零件分成上、下两部分，分别进行扫描。然后再在ATOS软件中，通过公共参考点把分别扫描所得的两个文件合并为一个整体。 图1 水泵叶轮实物照片     叶轮外形大致尺寸为φ370×85。在对ATOS扫描系统进行校准后，就可以对水泵叶轮上下部分多个角度的不同方位进行扫描。扫描软件依据参考点，把每幅扫描照片自动进行拼合，最终完成整个叶轮外形的扫描。图2为扫描完成后，经过点云对齐、三角化、光顺和稀化，得到的叶轮外形点云文件。接下来输出*.STL文件，以便Imageware软件对点云进行后序处理。 图2 ATOS扫描仪扫描的水泵叶轮原始点云     三、用Imageware和UG NX对点云进行处理及三维重构     首先要确定叶轮基本形状的曲面类型，然后采用 Imageware软件来做逆向处理，处理数据的流程遵循“点——曲线——曲面”的原则。     1．用Imageware软件对点云数据进行处理     Imageware软件调入扫描所得点云文件，并依据点云的特征，做出一些辅助的基准，以便把叶轮点云进行方位对齐，为提取截面线做准备。     叶轮的点云数据中含有许多杂点，因此需把杂点过滤掉。并对点云数据进行优化，删除不必要的数据点。适当降低点云的密度，可以加快计算机处理的速度。     (1)特征线的提取     特征线的提取是整个曲面重构的关键。根据叶轮外形特点，划分出二次曲面的区域，如：平面、圆柱面、球面等。并对叶轮点云进行分割，把这些二次曲面拟合构造平面、圆柱面或球面，或直接做出特征。平面可以用三点或两相交直线来确定，圆柱面则以截面线和矢量来确定。对于自由曲面，需构造出曲面的特征线。先对叶轮点云做出必要截面线，然后剔除截面点云的杂点进行必要的光顺，最后把截面点云拟合成曲线，以便构造自由曲面。     叶轮与轴连接部位是内螺旋槽，在测量时十分困难。在此，关键是做出螺旋线，然后测量出螺距，最后在UG NX软件中构造标准的螺旋线。首先以孔的中心为圆点作一个圆并投影在螺旋面点云上，产生螺旋截面线点云，拟合产生螺旋线，最后通过裁剪螺旋线得到半圈的螺旋线，通过两头端点计算得出螺旋线的螺距为29.86mm。为了使求得的螺距更加精确，我们可多做几个大小不同的圆，求其平均值。     (2)特征线分析     为了确保重构特征线的精度，在任何一条特征线的构建过程中，都要随时检测点云和曲线之间的偏差。确保特征线在偏差允许范围内，以保证与原型的一致性。螺旋线偏差分析结果如图3所示。 图3 特征线的偏差检测     2．用UG NX软件构建曲面模型     在UG NX软件中直接读取Image ware软件的*.IMW格式的文件，把在Imageware中构建好的特征曲线导入到UG NX中，并且要保证坐标系的一致性。对调入的曲线进行分析，并对曲线进行光顺处理，或对曲线进行重构和编辑。使用UG NX的特征造型和曲面造型功能，最终完成水泵叶轮的三维造型。如图4所示。 图4 在UG NX软件中完成的三维模型     完成水泵叶轮的三维造型后，反过来可以把利用UG NX软件重构的三维模型读入Imageware软件中，比较分析最终重构的三维模型和扫描的点云之间的偏差。通过用彩色云图将差异显示出来，很直观地就可以了解到曲面与点云之间的差异值，并且可以指定一个可接受的公差带，求出在公差带内点的数量，从而检测逆向扫描测量的精确性。分析结果如图5所示。 图5 三维模型和实测点云的检测图     四、利用逆向工程进行产品检验     不论用何种方法加工，都需要对其加工精度进行检验。利用传统的检测手段很难准确检测，因此同样可利用逆向工程技术对零件进行准确、高效率的检测。     如同上述方法首先对加工零件进行扫描，然后把扫描所得的点云和原始设计的三维数字模型一起调入逆向工程软件Imageware中，分析比较二个模型间的偏差，用彩色云图将差异显示出来，从而检测零件的加工精度。逆向工程技术不但在单件加工上可以很方便地对复杂零件进行检测，而且在批量生产和流水化生产中对产品的抽检也显得十分方便。如注塑件手机的外壳，就可以利用逆向工程技术很快地完成检测工作。     五、小结     逆向工程技术在产品研究开发中是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术。利用光学扫描仪作为获取空间三维数据的手段，用逆向工程软件Imageware对获取的点云数据进行处理，其难点为曲线的构建、检测和修改。而只有满足曲线光顺，曲面才能光顺。曲面与点云的吻合精度主要靠关键特征线的提取和构建精度来保证。     采用逆向工程技术，不仅能够得到实物的精确数字模型和复制品，而且还可以进一步修改并生成新的数学模型和产品工程图，从而使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。不但缩短了产品开发周期，而且提高了产品创新的成功率。 转（http://www.icad.com.cn/html/2005-2-1/200521160228.asp） 用Cimatron的逆向工程精确设计单螺杆压缩机螺杆 作者：【 中国石化集团江汉石油管理局第三机械厂 黄远明 】  转自：《CAD/CAM与制造业信息化》 时间：2005年2月1日16:0       Cimatron是以色列Cimatron公司开发的CAM软件，其以灵活的曲面造型功能、强大的NC功能和易学易用、灵活便捷的操作特点赢得众多设计人员和数控编程人员的青睐，其在逆向工程方面也有非常好的解决方案。     随着产品的引进和国产化要求的提高，很多企业面临着如何得到已有零件的产品模型，进而批量加工该零件的问题。另外一方面，随着测量技术的不断发展和对产品检测要求的提高，测量机也广泛地应用于质量检测部门。逆向工程成为满足这一需求的利器。 Cimatron的逆向工程具备较为全面的功能，在北美和西欧得到了非常广泛的应用。对于每个点云， 用户可以根据实际情况，选择是先由点云生成几何样条曲线，还是从点云直接产生曲面模型。 对生成的曲面模型可以用彩色图的方式进行精度分析。 图1裁纸刀刀柄的点云图     Cimatron支持多种测量机的数据格式，包括ASCII、G-代码、CMM。而且用户还可以定制数据格式处理器，使得系统可以读取更多格式的数据信息。这些格式包括ASCII、G-代码、CMM、MDA、MDB、ISO、CIM等。     Cimatron为工程技术人员提供了一整套的面向点云的处理工具：点云的分割、投影、删除、加密、过滤、去噪、断点的分析等。使用带有不同误差校正的二维、三维Bezier或NURBS样条曲线把点连接为曲线，拐角点能被手工确定或在一定角度范围内自动被检测到。 图2 逆向工程自动回复曲面     使用点云数据能直接生成智能的网格曲面（多面体网格），网格的单个节点能在不影响曲面的条件下被修改。可用完全的颜色表格来显示网格和点之间的距离，也可以直接从点云生成NURBS曲面，用颜色表格来显示点和曲面之间的距离。通过逆向工程得到三维产品模型之后，用户可以利用Cimatron系统的曲面模型设计和修改功能，对模型进行必要的修改和调整，进而进入加工系统，实现加工编程。     Cimatron逆向工程还可以让用户使用由大量点云生成的由三角面片表示的几何模型，然后由Cimatron读取存成STL三角面片几何信息。用户就可以在此基础上直接进行数控编程来加工所要的模具。     Cimatron的检测模块（Inspector）应用于产品的质量检测，用户可以把质量检测的离散结果读入Cimatron中，并与原有理论模型进行比较，系统会以可视化方式显示结果零件与理论模型的精度差异。 图3 汽车覆盖件零件的数学模型     笔者正是利用Cimatron的逆向工程完成了单螺杆压缩机螺杆的精确造型。下面将具体的设计过程描述如下。     一、单螺杆压缩机的原理及问题的提出     单螺杆压缩机由两片星轮和一个螺杆组成，其中每片星轮有11齿，螺杆有6个槽。工作时，由螺杆带动星轮转动，且旋转轴相互垂直，螺杆和星轮的转速比为11∶6，如图4所示。星轮的齿截面较简单，造型也非常方便，如图5网格部分所示。 螺杆槽由星轮齿按包络原理形成，因而很难按常规方法对螺杆进行精确造型，只能通过数学模型计算出螺杆槽的坐标点后利用逆向工程反求。 图4 螺杆和星轮的装配关系 图5 星轮齿截面 图6 星轮齿顶与螺杆啮合角度     二、解决问题的思路和方法     我们通过计算程序得到螺杆一个槽的许多坐标点，然后用Cimatron的逆向工程模块对螺杆的一个槽进行较精确的设计。接下来将此槽的特征进行6等分圆周阵列，即可得到整个螺杆的造型。具体步骤如下。     （1）按星轮的截面尺寸和外形尺寸(外圆)对星轮进行精确三维造型（只造型一个齿），并存盘为star.pfm。     （2）按螺杆的外形尺寸进行螺杆的外形造型，并存盘为screw.pfm。     （3）用计算程序精确计算螺杆的一个槽的坐标点（3万多个点）。     （4）修改逆向工程的配置文件，在零件screw.par中用Cimatron直接读取坐标点文件，生成点云。如图7所示。 图7 生成的点云图     （5）用Cimatron的re_enge生成曲面。Re_enge提供了强大的点云编辑功能：     1）根据点云自动生成扫描线，即截面线；     2）对点云的点进行过滤、加密等编辑处理，使点更均匀；     3）对扫描线排序，将方向相反的扫描线调整过来；     4）根据扫描线，自动生产扫描面。即得到我们所需要的曲面的大致形状。如图8所示。 图8 扫描曲面     （6）通过Cimatron的曲面造型功能对曲面进行延伸、裁减等操作，得到螺杆的一个螺杆槽。再通过布尔运算得到一个螺槽的螺杆。     （7）将此螺杆槽的特征进行6等分圆周阵列，得到整个螺杆造型。     三、设计实例     我厂生产的OGD55型单螺杆压缩机星轮的转角α＝57.7°，β＝31.5°。按上述步骤进行一个螺杆槽造型如图9所示。再通过布尔运算得到单槽螺杆，如图10所示。然后将此螺杆槽的特征进行6等分圆周阵列，得到整个螺杆造型。如图11所示。 图9 通过逆向反求的槽底 图10 单槽的螺杆 图11 螺杆的完整造型     四、结论     借助逆向工程软件，我企业成功实现了单螺杆压缩机螺杆的精确三维造型，为以后利用Ciamtron的五轴加工提供了精确模型，大大提高了产品设计的效率，为项目的最终顺利完成奠定了坚实的基础。 转载：http://www.icad.com.cn/html/2005-2-1/200521160049.asp 逆向工程在曲面建模质量控制中的应用 作者：陈芳 朱河林 庄建立 CAD世界网 时间：2005年5月26日10:29 【摘    要】介绍逆向工程最新技术动态和最新理论、结合软件介绍该技术和理论的实行方法。 【关键词】 曲面建模    点云    典型线条    造型设计 1 逆向工程     当今逆向工程在产品工业设计过程中运用得愈加广泛。逆向工程是一种从模型对象表面获得的点数据出发，使我们能在计算机内生成一个已存在模型实物的替代品的技术。事实上，许多设计者热衷于手工地做出目标模型，目的是一方面将自己的概念设计以一个更真实的方式展现其外形；另一方面，为的是评估模型的实际尺寸能否实现所要求的性能。一旦其最终造型确定，为了产品设计过程和生产计划的顺利实现，有必要通过多种计算机辅助软件（CAD、CAS、CAID)构造一个虚拟模型诠释该模型。在整个过程中，一个重要的环节是从测量得到的点云数据重建曲面。通常，在一个点密集的数据里，很难找到创意师设计的造型特性，这会导致最终实现的产品和最初的设计模型造型的不一致性，有必要对所建立的曲面进行修复从而使误差减到最小以得到最佳效果。很明显，这些修复过程实际上是对设计工作的一种重复，蕴含着产品投放市场的相对滞后和相当大的成本增加。国外许多研究者在做这项工作。以意大利为例，许多先进企业的产品开发者如DEMO公司、IDEA公司等致力于开发一些辅助软件工具以使CAD的操作者能够快速地控制从点云数据出发到重建曲面的响应过程。所提及的控制是指如何有效地发现误差。所应用的软件有Pro/SURFACE和CDRS，这两种PTC曲面设计软件给设计者灵活控制曲面形状提供了较大的自由度，能使设计者易于实现个性化的应用而获得高质量的曲面。     产品造型的重要性绝不亚于产品功用，因为造型是最直观具体的。工业领域市场的不断发展推动着企业开发新产品。为获得良好的商业效果，产品的外观正变得越来越重要。设计者们通过对曲面构建技术的提高和相关材料的制约来提高产品外形质量。对逆向工程而言，在产品设计和生产过程中如何实现和产品最初设计的造型一致显得尤其重要。如今有许多CAS(Computer Aided Styling)和CAID(Computer Aided Industry Design)软件，它们的目的是支持或扩展设计者的创造性，同时通过对产品虚拟模型的分析，允许设计者的设计概念能传递到那些与产品开发及生产有关的人员那里。这里的虚拟模型，我们不妨理解为产品在计算机里通过某种软件展示的模型。实际上逆向工程是一个从已有产品模型出发定义几何数据并通过这些数据在一个CAD环境下重建产品的数字化或参数化模型的过程。它的整个过程大体上通过两种方法实现，可以用图1来表示。     建模首先从采集数据开始，可以通过多种系统获得。如今盛行激光测量技术能采集到用传统测量手段难以取到的点数据，但随之也产生了密度相对很大的点云。在点云分区后接下来的阶段就是重建CAD曲面。近年来，在建造三维CAD模型方面兴起了两个主要的研究领域，其一为自由曲面的构建；第二是形状较规则的模型建立。对于前者，侧重拟定点云数据的自动分片分区，然后单个的被划分出的点云片由CAD操作者用数学曲面NURBS或BEZIER近似逼近形成。对于后者则注重建立CAD模型的方法、减少后续产品开发和生产环节中各参与者自我主观意向对产品的影响。总的来说，产品的外形设计诞生在第一阶段，因此曲面建模是整个开发及生产过程的基础，而这项工作需要设计者较多的时间投入和高水平要求，即使是使用先进的Pro/ENGINEER软件也要求操作者是曲面设计的专家。Pro/ENGINEER软件对完成后的曲面能进行质量分析，但这种质量评估忽略了点云数据所包含的信息的重要性，除了对曲面本身特性如高斯曲率、梯度等的分析外，只检查曲面和原始点云之间的距离值。当这些评估要素是针对点非常密集的云片时就显得明显不足，会失去对外形真实性的控制。 图1     许多研究者竭力想开发一些软件以控制曲面外形使其与设计者的意图有最好的吻合。产品外形设计过程在不同的企业有不同的方式，但共同的目标是一致的，即让最终成型的产品完好地体现造型设计的理念。最初的产品造型设计具有多样的个性解决技巧，它们可以分成两大类别 ：第一种是在CAS系统的支持下实现三维虚拟模型。虽然这些先进软件能较好地处理视觉效果，但90%的情况下这些处理对于有效的外观评估是不够的。这是因为一个二维屏幕上的比例图像很难精确地毫无缺陷地模