人類社會(huì)發(fā)展至今拂玻，積累了豐厚的知識(shí)財(cái)富和科技成果宰译，它是產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)檐蚜。沒有計(jì)算機(jī)時(shí)沿侈，大多數(shù)產(chǎn)品采用模擬的方式記錄，在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代缀拭，要快捷地利用這些知識(shí)和成果，實(shí)屬不便咙好。這就要求把大量的模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的模型，以供以后產(chǎn)品開發(fā)所用命丑。在機(jī)械產(chǎn)品方面蜈坛，可以利用逆向工程的思想芙继，用三坐標(biāo)測量機(jī)快速地完成轉(zhuǎn)換啦铣。

　　翻開幾千年人類探索和研究的歷史，你會(huì)發(fā)現(xiàn)竖拢，每一項(xiàng)成果都是在前人研究的基礎(chǔ)上，模仿自然界和人類社會(huì)在相關(guān)領(lǐng)域莫切、具有相應(yīng)特長心唆、特性的事物贸伐、動(dòng)物或人來實(shí)現(xiàn)的怔揩。看到天空中的飛鳥商膊，我們仿制了飛機(jī)宠进，而且比鳥飛得更高藐翎、更快、更遠(yuǎn)吝镣；看到海中游的鯨，人們仿制了潛艇赤惊，可以潛得更深、續(xù)潛能力更強(qiáng)嘶款。人類一直在學(xué)習(xí)、研究并仿制現(xiàn)有事物居删，即一直在采用逆向工程的方式工作，不僅仿制原型榄兑，而且超越原型线区。

　　通過樣件開發(fā)產(chǎn)品的過程稱為逆向工程，和產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)過程相反铜殉。逆向工程主要是研究他人或現(xiàn)存的系統(tǒng)或產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律茧伍，以復(fù)制酷窥、改進(jìn)并超越現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的過程咽安。逆向工程不僅僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模仿，更是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的改造妆棒。它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：三維實(shí)體幾何形狀數(shù)據(jù)采集沸伏、規(guī)則或大量離散數(shù)據(jù)處理募逞、三維實(shí)體模型重建、加工等馋评。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)是逆向工程的數(shù)據(jù)采集器及數(shù)據(jù)源

　　三坐標(biāo)測量機(jī)是近幾十年來放接，隨著計(jì)算機(jī)留特、機(jī)床業(yè)的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的一種高效、高精度的測量儀器蜕青。它采用坐標(biāo)測量的原理，在計(jì)算機(jī)軟件的控制和驅(qū)動(dòng)下旋钓，完成對(duì)工件幾何尺寸和形位公差的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集鱼谅。它有機(jī)地結(jié)合了數(shù)字控制技術(shù)蔚分，利用了計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，采用了先進(jìn)的位置傳感技術(shù)和精密機(jī)構(gòu)技術(shù)益若，并使之完美結(jié)合碟舱。順應(yīng)了硬件軟件化的技術(shù)發(fā)展方向，使諸如齒輪俗循、凸輪巡住、渦輪渦桿等以前需要專用檢測設(shè)備才能完成工件诀汁，現(xiàn)在可用通用的三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集趴贝，結(jié)合相應(yīng)測量探悲、評(píng)價(jià)軟件來實(shí)現(xiàn)專業(yè)的檢測茉唉、評(píng)價(jià)功能。

　　通過了解三坐標(biāo)測量機(jī)的原理度陆，人們很容易知道其優(yōu)越的特性：高效懂傀、高精度、高柔性而又具有相當(dāng)?shù)膶Ｓ眯缘乓稀２捎孟冗M(jìn)傳感技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)贝乎、計(jì)算機(jī)軟件控制和處理技術(shù)，使得三坐標(biāo)測量機(jī)具有很高的數(shù)據(jù)采集和處理效率却舀；它以精密的機(jī)械主體為基礎(chǔ)新砖，采用軟件控制和補(bǔ)償技術(shù)了灾，再配以高精度的位置傳感器冒衍，可實(shí)現(xiàn)很高的精度。它實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)點(diǎn)的測量腋民，采用計(jì)算機(jī)軟件來完成產(chǎn)品幾何尺寸、形位公差的評(píng)價(jià)血肯，不同類型的產(chǎn)品只要調(diào)整軟件即可完成嫡贷，這既使三坐標(biāo)測量機(jī)具有很高的柔性，又具有相應(yīng)的專用性朴埂。

　　逆向工程要仿制樣品，就要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息苇羡。數(shù)據(jù)采集是逆向工程的起點(diǎn)鼻弧，是逆向工程的基本活動(dòng)。

　　逆向工程中數(shù)據(jù)采集規(guī)劃

　　采集規(guī)劃的目的是使采集的數(shù)據(jù)正確而又高效叉存。正確是指所采集的數(shù)據(jù)足夠反映樣件的特性而不會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)度帮、誤解。高效是指在能夠正確表示產(chǎn)品特性的情況下瞳秽，所采集的數(shù)據(jù)盡量少、所走過的路徑盡量短练俐、所花費(fèi)的時(shí)間盡量少靡玲。

　　對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集，有一條基本的原則：沿著特征方向走慢筝，順著法向方向采北捣。就好比火車廷共，沿著軌道走诸鲸，順著枕木采集數(shù)字信息。這是一般原則使驰，實(shí)際應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品和逆向工程軟件來定订菇。下面分三個(gè)方面來介紹。

　　(1)規(guī)則形狀的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃

　　對(duì)規(guī)則形狀諸如點(diǎn)哈误、直線躏嚎、圓弧、平面重荠、圓柱虚茶、圓錐、球等婆殿，也包括擴(kuò)展規(guī)則形狀如雙曲線待笑、螺旋線暮蹂、齒輪、凸輪等。數(shù)據(jù)采集多用精度高的接觸式探頭穿侵，依據(jù)數(shù)學(xué)定義這些元素所需的點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集規(guī)劃撰征，這里不做過多說明融乖。雖然我們把一些產(chǎn)品的形狀歸結(jié)為特征，但現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品不可能是理論形狀叼河。加工济七，使用和環(huán)境的不同碍讯，也影響著產(chǎn)品的形狀。作為逆向工程的測量規(guī)劃蝎困，就不能僅停留在“特征”的抽取上轴术，更應(yīng)考慮產(chǎn)品的變化趨勢逗栽，即分析形位公差。

　　以下是各規(guī)則元素?cái)?shù)學(xué)描述所需的最小數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)鳄虱，要描述其公差與變化凭峡，實(shí)際需要測量更多的點(diǎn)煤丧。

　　元素名稱-最少點(diǎn)數(shù)

　　點(diǎn)-1；直線-2五浊；圓弧-3；平面-3趁室；圓柱-4吓蝌；圓錐-4授工；球-4为猩；雙曲線-3

　　(2)自由曲面的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃

　　對(duì)非規(guī)則形狀，統(tǒng)稱自由曲面韵丑，多采用非接觸式探頭或二者相結(jié)合撵彻。原則上陌僵，要描述自由形狀的產(chǎn)品，只要記錄足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)信息即可受葛，但評(píng)判足夠數(shù)據(jù)點(diǎn)是很難的偎谁。實(shí)際數(shù)據(jù)采集規(guī)劃中餐嗦，多依據(jù)工件的整體特征和流向残膜，進(jìn)行順著特征走，法向特征掃的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃商爆。對(duì)局部變化較大的地方，仍采用這一原則進(jìn)行分塊補(bǔ)充诬曙。

　　(3)智能數(shù)據(jù)采集規(guī)劃

　　智能數(shù)據(jù)采集還處于剛開始階段霹孙，它是三坐標(biāo)測量機(jī)追求的目標(biāo)辐赞。包括樣件自動(dòng)定位响委、自動(dòng)元素識(shí)別赘风、自動(dòng)采集規(guī)劃和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集邀窃。

　　逆向工程是產(chǎn)品研發(fā)的有效工具

　　產(chǎn)品研發(fā)并非空中樓閣瞬捕，需要在現(xiàn)有的產(chǎn)品和技術(shù)上進(jìn)行研發(fā)，現(xiàn)有的產(chǎn)品并非都有數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)信息舵抹，人們往往需要用逆向工程的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)學(xué)模型還原肪虎。

　　一般產(chǎn)品在剛開始工作時(shí)惧蛹，并非處于最佳狀態(tài)蚣狠，要工作一段時(shí)間后，經(jīng)過機(jī)構(gòu)間的有效嚙合鹏亥，才能達(dá)到比較理想的工作狀態(tài)反腺，這時(shí)產(chǎn)品各部分的幾何尺寸和形位公差才是我們設(shè)計(jì)所追求的。但這時(shí)的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的原樣已有一定差別脾飘，需要用逆向工程的方式獲取當(dāng)前理想工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)聊浊，以改進(jìn)設(shè)計(jì)《塘可見斩缘，逆向工程是產(chǎn)品研發(fā)的有效、適用的工具根术。

　　逆向工程中產(chǎn)品重建規(guī)劃

　　逆向工程的數(shù)據(jù)處理過程包括：分析現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)泳隶，對(duì)其原理進(jìn)行抽取他幢，結(jié)合新技術(shù)、改進(jìn)并超越現(xiàn)有產(chǎn)品(第三步實(shí)際是正向工程)灭大。

　　(1)分析

　　分析現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)订咆，找出其工作原理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段有手工分析柬泽、自動(dòng)分析和智能分析三種分析方式慎菲。

　　(2)抽取

　　按一定規(guī)則從數(shù)據(jù)中識(shí)別出產(chǎn)品原型中的各元素和各特性，抽取也是一個(gè)數(shù)據(jù)過濾和加密的過程锨并。

　　(3)產(chǎn)品重建

　　重建按重建的方式分線架重建露该、面片重建和整體重建。

　　線架重建是按人們從線到面的思維方式進(jìn)行的第煮，CAD/CAM發(fā)展早期重建軟件基本都采用線架重建模式解幼。

　　面片重建是直接從樣件數(shù)據(jù)中抽取面片，上述軟件都能完成這樣的任務(wù)包警，但效果并非理想撵摆，其主要原因是分塊和拼接不是很方便和有效。

　　整體重建實(shí)際上是智能化的重建過程害晦，既包括線架重建和面片重建台汇，又包括產(chǎn)品的實(shí)體構(gòu)造，主要由軟件自動(dòng)化地完成篱瞎，其更注重產(chǎn)品整體。

　　(4)數(shù)字產(chǎn)品

　　逆向工程所產(chǎn)生的數(shù)字產(chǎn)品痒芝，是真實(shí)產(chǎn)品的數(shù)字化遥局，同時(shí)可在模擬的環(huán)境中模擬工作狀態(tài)，排除和改進(jìn)當(dāng)前產(chǎn)品原型的不足肛精，從而超越樣品莽烫。

　　(5)加工

　　加工是將數(shù)字產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為真實(shí)產(chǎn)品的過程，加工的規(guī)劃和數(shù)據(jù)采集有很多相似的地方炬山，這里不過多說明汉渣。逆向工程的加工更注重加工工藝的自動(dòng)化和加工的自動(dòng)化完成。

　　總結(jié)：仿制是產(chǎn)品發(fā)展的原動(dòng)力匪从，逆向工程是產(chǎn)品研發(fā)的有效途徑赶匣。逆向工程把三坐標(biāo)測量機(jī)、CAD/CAM/CAE軟件橄妄、CNC機(jī)床有機(jī)而又高效地結(jié)合在一起卿怀，成為產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)高效、便捷的途徑小赋。

　　逆向工程不僅僅是產(chǎn)品的仿制镣凯，它更肩負(fù)著數(shù)學(xué)模型的還原和再設(shè)計(jì)的優(yōu)化等多項(xiàng)重任外卷。

　　當(dāng)前，雖然逆向工程發(fā)展已取得了長足進(jìn)展痹筛，逆向工程的概念已深入人心莺治，并被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，不僅是機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)帚稠，許多企業(yè)紛紛采用逆向工程模式進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)谣旁。但產(chǎn)品逆向工程還是一個(gè)不完全成熟的過程，各個(gè)環(huán)節(jié)仍有待于進(jìn)一步完善翁锡、探索和研究蔓挖，并沒有非常完善的解決方案。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)作為逆向工程的數(shù)據(jù)源馆衔，其尺寸有待于朝著超大型和超微型兩個(gè)方向發(fā)展瘟判；其測頭有待于朝著高效、快捷角溃、多用途方向發(fā)展拷获；軟件要求功能強(qiáng)大且操作簡便，算法可重用性強(qiáng)减细。逆向工程中的重構(gòu)軟件要求重構(gòu)效率高匆瓜、操作邊界和重構(gòu)效果好。三坐標(biāo)測量機(jī)朝著智能化方向發(fā)展顷床，逆向工程也朝著智能化方向發(fā)展跪悼。

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