【編者按】 本文簡要介紹了逆向工程技術的概念、系統(tǒng)構(gòu)成及應用范圍，以一款電話聽筒的逆向設計為實例，詳細介紹了在PRO/E 軟件中利用實物模型測量數(shù)據(jù)文件進行逆向設計的方法和步驟剩辟。

　　1 逆向工程的應用范圍及結(jié)構(gòu)體系

　　在工業(yè)領域，往往會碰到根據(jù)模型或?qū)嵨飦順?gòu)建其三維數(shù)字模型的需求往扔。這就用到了逆向工程技術贩猎，逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量即數(shù)字化采樣萍膛，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實物的CAD 數(shù)字模型吭服，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設計與制造的過程。

　　逆向工程在工業(yè)制造領域的實際應用主要包括以下幾個方面：

　　(1)對產(chǎn)品外形美學有特別要求的領域卦羡，由于設計師習慣于依賴3D 實物模型對產(chǎn)品設計進行評估噪馏，因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應用CAD 軟件直接設計的，而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型绿饵，然后利用逆向工程技術重建產(chǎn)品數(shù)字化模型;

　　(2)當設計需經(jīng)實驗才能定型的工件模型時欠肾，通常采用逆向工程的方法;

　　(3)損壞或磨損零件的還原，以便修復或重制;

　　(4)產(chǎn)品的檢測拟赊，例如檢測分析產(chǎn)品的變形椭吠，檢測焊接質(zhì)量等，以及對加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模型之間的誤差進行分析蹲瘩。在制造業(yè)中炬锦，逆向工程已成為消化吸收新技術和二次開發(fā)的重要途徑之一。作為改進設計的一種重要手段架揉，它有效地加快了新產(chǎn)品響應市場的速度孝炫。同時凌秩，逆向工程也為快速原型提供了很好的技術支持，成為制造業(yè)信息傳遞重要而簡潔的途徑之一抽茸。

　　逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形的數(shù)字化段许、CAD 模型重建、產(chǎn)品或模具制造碍讼。逆向工程中的關鍵技術是數(shù)據(jù)采集驹毁、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。

　　(1)數(shù)據(jù)采集

　　數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步练代，其方法的得當直接影響到是否能準確廊席、快速、完整地獲取實物的二維菠发、三維幾何數(shù)據(jù)王滤，影響到重構(gòu)的CAD 實體模型的質(zhì)量，并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量雷酪。

　　(2)數(shù)據(jù)處理

　　對于獲取的一系列點數(shù)據(jù)在進行CAD 模型重建前淑仆，必須進行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除哥力、平滑、對齊墩弯、歸并吩跋、測頭半徑補償和插值補點等處理。

　　(3)模型重建

　　將處理過的測量數(shù)據(jù)導入CAD 系統(tǒng)渔工，依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線锌钮、曲面構(gòu)建出原型的CAD 模型。

　　2 在PRO/E 軟件中的模型重建

　　2.1 導入測量數(shù)據(jù)文件

　　在PRO/E 軟件(下文中的操作步驟適用于PR0/E2001 版本)中新建一個Part 文件引矩，在主界面點擊菜單Insert-Date from File…梁丘，選擇電話聽筒的數(shù)據(jù)文件導入PRO/E 中，如圖1 所示旺韭。

　　2.2 根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線

　　因為電話聽筒從結(jié)構(gòu)上應為上下殼組裝而成到趴，而通常外觀模型做成一個整體，測繪出的數(shù)據(jù)文件也為完整的電話聽筒外形宙锡。分析導入的數(shù)據(jù)文件阁雷，找出電話聽筒上下殼的分型面，利用PRO/E 中的拉伸曲面功能Feature-Create-Surface-New-Exturde 繪制分型面狐昆，利用曲線繪制的Sketch柒杯、Projected 命令繪制出電話聽筒的外形輪廓曲線。在此步先繪制上殼部分輪廓曲線八领，如圖2 所示疑拯，圖中曲面為分型面磷妻，暗黃色曲線為輪廓曲線。

　　2.3 繪制基準點

　　在PRO/E 中常用的繪圖步驟為建立點-線-曲面-實體矿矿。利用已經(jīng)建立的輪廓曲線和導入的數(shù)據(jù)曲線搁赘，繪制電話聽筒的外形曲線。首先在輪廓曲線上繪制基準點布筷，常用的方法為繪制多個基準平面將導入的數(shù)據(jù)曲線分隔成若干段肌坑，以保證能截取主要的外形曲線。為減少繪圖特征缅糟，一般繪制轉(zhuǎn)折拉伸曲面來代替基準平面的作用挺智。利用PRO/E 中的點繪制命令Curve X Srf(曲線和曲面的交點)，獲得轉(zhuǎn)折拉伸曲面與輪廓曲線的交點窗宦，作為后續(xù)繪制外形曲線的基準點赦颇。如圖3 所示。

　　2.4 曲線重建

　　以繪制的拉伸平面作為繪圖基準面赴涵，以輪廓曲線上的點為基準點媒怯，參考導入的數(shù)據(jù)曲線外形，利用PRO/E 的曲線繪制命令Sketch 繪制聽筒的外形曲線髓窜。如圖4 所示扇苞。

　　在曲線繪制時需要注意的是并非要完成忠實于導入的數(shù)據(jù)曲線，數(shù)據(jù)曲線只是提供參考作用寄纵，設計者更多需要留意的是曲線的質(zhì)量鳖敷，以及曲線對后續(xù)構(gòu)建的曲面質(zhì)量的影響。

　　2.5 曲面重建

　　利用已經(jīng)繪制好的輪廓曲線和外形曲線程拭，應用PRO/E 中最常用的Boundaries 邊界曲面繪制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 繪制聽筒的外形曲面定踱。在利用Boundaries曲面繪制上部的曲面時，需要對上部中心的輪廓線邊界定義(Bndry conds)為法向(Normal)于繪圖平面(Sketching plane)督羊，以保證曲面鏡像(Mirror)后的順滑耸颁。繪制得如圖5 所示曲面。

　　按2.2塑赁、2.3 和2.4 所介紹的方法繪制聽筒下半部分輪廓曲線舞绝、基準點和基準曲線，然后應用PRO/E中的Boundaries 邊界曲面繪制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 繪制聽筒的下半部分外形曲面残神，聽筒靠耳部位運用旋轉(zhuǎn)曲面功能Create-Surface-New-Revolve繪制完成割懊。合并所繪制的曲面Create-Surface-Merge。在已完成的曲面上倒圓角修飾Feature-Create-SolidRound新浦。完成如圖6 所示曲面烙赴。

　　圖5 局部曲面創(chuàng)建                           圖6 曲面創(chuàng)建

　　在PRO/E 中對于形狀對稱的零件的繪制，通常先完成零件一半特征的繪制笋条，然后再利用鏡像(Mirror)命令將繪制好的圖形特征對稱復制斑柬，得到完整的零件企舌。將繪制完成的曲面以基準面DTM1 為鏡像基準面做鏡像拷貝Feature-Create-Surface-Transform-Mirror-Copy。再將鏡像前的曲面和鏡像后的曲面做合并處理Create-Surface-Merge筝野，這樣就得到一個完整的電話聽筒外形封閉曲面晌姚。如圖7 所示。

　　2.6 實體重建

　　將2.5 中所完成的封閉曲面生成實體歇竟，F(xiàn)eature-Create-Solid-Protrusion-Use Quilt挥唠，選擇封閉曲面，生成如圖8 所示電話聽筒外形實體圖焕议。以分型曲面為基準將實體分為上宝磨、下2 個零件，F(xiàn)eature-Create-Solid-Cut-Extrude盅安，分別另存文件名唤锉。然后再對分解開的2 個實體零件做薄殼處理Feature-Create-Solid-Shell，得到如圖9 和圖10 所示的聽筒上下殼體零件别瞭，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不再做介紹窿祥。

　　圖7 整體曲面創(chuàng)建                     圖8 實體創(chuàng)建

　　3 結(jié)束語

　　逆向工程是一項具備開拓性、實用性和綜合性的技術蝙寨，利用PRO/E 軟件的逆向工程技術進行產(chǎn)品設計晒衩，可以提高產(chǎn)品設計的準確性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期墙歪。隨著各個行業(yè)對產(chǎn)品的快速創(chuàng)新設計要求的提高逊汤，逆向工程技術必將得到更廣泛的應用。

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