逆向工程就是通過對(duì)某種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、運(yùn)作進(jìn)行分析、分解、研究后，制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品過程。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，逆向工程（ReverseEngineering），就是在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造理念的引導(dǎo)下，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思想，根據(jù)已存在的產(chǎn)品或零件原型構(gòu)造產(chǎn)品或零件的工程設(shè)計(jì)模型通過：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）或其他軟件，構(gòu)筑3D虛擬模型的重新設(shè)計(jì)方法。其主要任務(wù)是將原始物理模型轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)概念或產(chǎn)品數(shù)字化模型。

一、數(shù)字化技術(shù)和建模技術(shù)需要應(yīng)用的逆向工程軟件

在逆向工程實(shí)施的過程中，包含了兩項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)：數(shù)據(jù)采集與處理（數(shù)字化技術(shù)）和曲面構(gòu)造（建模技術(shù)）。

數(shù)字化技術(shù)和建模技術(shù)需要應(yīng)用逆向工程軟件，逆向工程軟件品牌包括Surface（Imageware）、ICEM、CopyCAD、Alias等，這里主要介紹Alias。

Alias是一個(gè)同時(shí)具備Nurbs曲面和Bezier曲面建模功能的軟件。Nurbs曲面用于快速建模，而Bezier曲面主要用于高質(zhì)量精準(zhǔn)的曲面建模，它是A級(jí)曲面的基礎(chǔ)，其通過點(diǎn)逼近的方法，獲得B樣條插值的曲面數(shù)學(xué)表達(dá)式。Alias的造型原理就是根據(jù)這種數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述空間曲面。

基于上述曲面造型原理，Alias具備豐富的曲面造型方法，如路徑掃描、旋轉(zhuǎn)成型、四邊面成型、填充成型、網(wǎng)格成型等。其中，有3個(gè)重要的造型方法使它能將曲面性和造型自由靈活度有效地結(jié)合在一起。面造型方法，如路徑掃描、旋轉(zhuǎn)成型、四邊面成型、填充成型、網(wǎng)格成型等。其中，有3個(gè)重要的造型方法使它能將曲面性和造型自由靈活度有效地結(jié)合在一起。

二、Alias軟件的逆向造型流程與點(diǎn)云處理

Alias逆向造型過程實(shí)際上是使用軟件所提供的各項(xiàng)工具，按照逆向建模的一般流程，即掃描數(shù)據(jù)-線-曲面進(jìn)行的。同時(shí)，Alias又是一個(gè)A級(jí)曲面建模工具，因此，建模策略、曲面結(jié)構(gòu)分析和逆向流程是緊密在一起的。下文將結(jié)合兒童汽車安全座椅的局部復(fù)雜曲面造型實(shí)例，闡述Alias逆向造型具體流程和方法。

逆向造型前處理工作主要包括點(diǎn)云的輸入和處理，如點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化、網(wǎng)格缺陷和漏洞的修補(bǔ)。在實(shí)際的逆向造型設(shè)計(jì)過程中，有下列2個(gè)重要的問題要經(jīng)常面對(duì)。

（一）逆向數(shù)據(jù)的失真

數(shù)據(jù)的失真除了因掃描儀器精度的差異外，還會(huì)受模型本身的影響。如油泥模型數(shù)據(jù)常會(huì)因模型在手工制作過程中精度難以保而出現(xiàn)失真。更常見的問題是，在制作對(duì)稱類型的產(chǎn)品時(shí)，手工難以對(duì)稱。Alias的點(diǎn)云前處理包括了豐富的網(wǎng)格修改、融合、裁剪、對(duì)稱的工具，可以很好地解決這一問題。

（二）逆向造型設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師和會(huì)對(duì)現(xiàn)有逆向數(shù)據(jù)做出修改以形成新的設(shè)計(jì)方案

由于受產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和周期的影響，不太可能重新制作模型以獲得逆向數(shù)據(jù)。為解決這一問題，Alias提供hybridmodeling（混合建模）功能，用戶以網(wǎng)格曲面為基礎(chǔ)，去掉需要修改的部分，構(gòu)建修改后的曲面，然后將曲面轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格，并和已有的網(wǎng)格數(shù)據(jù)融合，就可以獲得新的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，這種方法使得單純的逆向復(fù)制和創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)合起來，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。

三、結(jié)語(yǔ)

以上結(jié)合逆向工程工作流程：數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的處理、曲面的劃分與重構(gòu)、重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正，簡(jiǎn)要論述了逆向工程技術(shù)的基本概念及要點(diǎn)，列舉了部分的逆向工程設(shè)備和軟件的應(yīng)用。鑒于逆向工程是一門較新的高技術(shù)，無(wú)論是測(cè)量設(shè)備，還是應(yīng)用軟件都還存在一些不很完善的方面，能夠熟練掌握、應(yīng)用這門技術(shù)的技術(shù)人員還不是很多，希望本文的論述對(duì)逆向工程技術(shù)的普及有所幫助。可以預(yù)見到逆向工程技術(shù)在我國(guó)將會(huì)有巨大的發(fā)展前景。