工业测量系统之逆向工程概述

1 引言

工业测量是指在实验场或厂房内对产品、零部件的生产、设计、加工、安装等进行的测量。工业测量系统(Industrial-Measuring-System)按 测 量 原 理 可 分 为 ：（1）角度交会测量系统，如经纬仪交会测量系统、近景摄影测量系统、室内GPS测量系统；（2）极坐标测量系统，如全站仪极坐标测量系统、激光跟踪测量系统、激光扫描测量系统；（3）空间支导线测量系统，如关节式坐标测量机；（4）距离交会测量系统，如计算机视觉测量系统。

随着工业测量系统中三维扫描技术的不断发展，这项技术已被广泛应用于各个行业，其中最主要就是逆向工程和检测市场两大领域。汽车、航空领域更是将这项技术应用于产品设计和制造管理过程中。

2 逆向工程内涵

逆向工程(Reversing Engineering)，又称反求工程，是指在没有产品原始图纸、文档或CAD模型数据的情况下，通过三维扫描仪或对实物的工程测量分析与测量，得到重新制造产品所需的CAD模型、物理材料和特性数据，从而复制出已有产品的工程。在此指出：正向工程，即传统的产品开发，设计者是以设计规范及已有的CAD模型为出发点建立产品的三维模型，根据产品的三维模型制造出实际的产品。两者比较，主要区别在于：正向工程是以抽象的较高层次概念或独立实现的设计过渡到设计的物理实现，从设计概念到CAD模型具有一个明确的工程；而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步应用CAD技术进行相关的改进与处理。

一般来说，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，主要有以下几个方面的内容：①新产品的设计，主要用于产品的改型或仿型设计；②产品仿制，再现原产品的设计意图；③旧产品的改进，主要利用CAD软件在原产品基础上进行改进设计；④数字模型的检测，例如检验产品的变形分析，焊接质量以及进行模型的比较等。

逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，也是推行并行工程技术的重要基础和支撑技术，它已经成为制造业信息传递的重要而快捷的途径之一。十年前，设计人员主要使用卡尺等接触式测量工具获得实物的几何数据，然后把数据输入CAD软件，再生成CAD模型。有时，坐标测量机(CMM)也被广泛用于采集实物的几何数据。后来，随着三维扫描技术的引入，高科技行业(如汽车、航空)都迅速采用了这项新技术。现在，大多数的逆向工程都是建立在三维扫描这项标准技术上的。

3 逆向工程发展过程

从技术的角度看，逆向工程发展分为两个阶段：CMM基础上的逆向工程、三维扫描基础上的逆向工程。