Love life, love sports, love to learn, & love...

逆向工程简介——内涵与应用领域

逆向工程的内涵

逆向工程（Reverse Engineering，RE），又称为反求工程、反向工程等，是指针对已存在的产品原型，消化吸收和挖掘蕴含其中的涉及产品设计、制造和管理等各个方面的一系列分析方法、手段和技术的综合。广义的逆向工程包括产品设计意图与原理的反求、几何形状与结构的反求、制造工艺反求、材料反求、美学审视和外观反求等。在机械工程领域，逆向工程主要集中在形状反求方面，具体是指利用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据采用三维几何建模方法重构实物的 CAD 模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及加工制造的全过程。

作为一种逆向思维的工作方式，RE与传统的产品正向设计方法不同。传统的产品开发过程遵从正向设计的思维进行，是从收集市场需求信息开始，按照：“产品功能描述——产品概念设计——产品总体设计及详细的零部件设计——指定生产工艺流程——设计、制造工装夹具、模具等——零部件的加工及装配——产品检验及性能测试”这样的步骤开展工作，是从无到有，从未知到已知，从抽象到具体的过程。而RE则是按照产品引进、消化吸收与创新的思路，以“实物——原理——功能——三维重构——再设计”框架进行工作，是一个“认识原型——再现原型——超越原型”的过程，其工作流程如图 1 所示。

图1 逆向工程工作流程

RE已经称为产品快速开发过程的重要支撑技术之一，与计算机辅助设计、优化设计、有限元分析、设计方法学等有机结合，集成 CAD/CAM/CAE/CAPP/CAT/RP 等现代先进技术，使其相互影响与制约，形成以RE为中心的产品快速开发体系。

逆向工程的主要应用领域

(1) 在缺乏设计图纸或设计图纸不完整，缺少原始设计参数，或者没有CAD模型的情况下，需要将实物零件转化为计算机表达的产品数字化模型，以便充分利用现有的计算机辅助分析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）等先进技术，并进行产品的创新设计。

(2) 当设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用反求工程的方法。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，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，此时需用反求工程的设计方法。

(4) 某些大型设备，如航空发动机、汽轮机组等，经常因为某一零部件的损坏而导致整机停止运行，通过逆向工程技术，可以快速生产这些零部件的替代零件，从而提高设备的利用率并延长使用寿命。

(5) 一些特殊领域，如工艺品、考古文物的复制，医学领域中人体骨骼、关节等的复制、假肢制造，特种服装、头盔制造时需要首先建立人体的几何模型，这些情况下都必须从实物模型出发得到产品数字化模型。