蘇州3D零件測繪、產品實物三維出圖、機械設計

無錫科泰工業設計有限公司是一家專業從事三維掃描，工業設計，產品測繪，產品設計，結構設計，正逆向設計,模具設計，三維逆向，無錫、蘇州、上海逆向設計等多類型服務行業公司。

逆向設計過程是指設計師對產品實物樣件表面進行數字化處理(數據采集、數據處理)，并利用可實現逆向三維造型設計的軟件來重新構造實物的三維CAD模型（曲面模型重構），并進一步用CAD/CAE/CAM系統實現分析、再設計、數控編程、數控加工的過程。逆向設計通常是應用于產品外觀表面的設計。

正向設計和逆向設計

早期設計師在進行產品的造型設計時，主要采用正向設計的方法；這是一個從概念設計起步到CAD建模、數控編程、數控加工的過程。

產品造型設計的正向設計一般流程： 概念設計 →CAD/CAM系統 →制造系統→ 新產品。

但對于復雜的產品，正向設計的方法顯示出了它的不足，設計過程難度系數大、周期較長、成本高、產品研制開發難。由于設計師無法完全預估產品在設計過程中會出現什么樣的狀況，如果每次因為一些局部的問題而推倒整個產品重來，不管從時間上還是從成本上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向設計過程中所產生的局部問題自然是好的，正是在這樣的背景下，自然發展并形成了逆向設計的方法。

逆向設計通常是根據正向設計概念所產生的產品原始模型或者已有產品來進行改良，通過對產生問題的模型進行直接的修改、試驗和分析得到相對理想的結果，然后再根據修正后的模型或樣件通過掃描和造型等一系列方法得到最終的三維模型。

采用逆向設計的方法所得到的產品模型，因為是有實際的模型參與各種試驗因此得到的結果相對于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實，從而能迅速找到產品的優異形態并縮短產品開發周期。

在新產品開發中，通常采用正向設計和逆向設計結合使用。

逆向設計的流程示意

逆向設計的一般流程：

產品樣件 →數據采集→ 數據處理CAD/CAE/CAM系統 → 模型重構 →制造系統→ 新產品。

在逆向設計的這些環節中，數據采集、數據處理、模型重構是產品逆向設計的三大關鍵環節。

數據采集數據采集(樣件的表面數字化)是進行產品逆向設計的第一步。一般而言，數據采集有接觸式與非接觸式兩種測量方式。

接觸式測量根據測頭的不同，可分為觸發式和連續式。應用最廣泛的接觸式測量儀器是20世紀60年代發展起來的高效精密的三坐標測量機，它是有很強柔性的大型測量設備。接觸式測量對物體的表面的顏色和光照沒有要求，因此物體邊界的測量相對精確，但對軟質材料適應差且速度慢。

非接觸式測量根據原理的不同，可以分為三角形法、結構光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、MR測量法、超聲波法和層析法。通常使用非接觸式測量在采集實物模型的表面資料時，采集速度快，可形成“點云”資料，缺點是精度較低而且對樣件表面和光照有較高的要求。

數據處理數據處理的結果將影響模型重構的質量。在此階段一般應進行數據預處理、數據分塊、數據光順、三角化、數據優化、多視拼合、噪聲濾波、拓撲建立、特征提取等工作。

模型重構模型的重構也就是通常所說的逆向造型過程，重構的方案目前主要有三種，每一種都有不同的適用場合：

1)以B-Spline或NURBS曲面為基礎的曲面構造法，

2)以三角Bezier曲面片為基礎的曲面構造法；

3)以多面體面片為基礎的曲面構造法。

產品逆向設計的產生與應用

在飛機、汽車、工藝美術品和模具等行業的設計和制造中，通常是由復雜的自由曲面拼接而成，因此在概念設計階段難以用嚴密、統一的數學語言來描述。這些產品的初始模型是通過對事先制造出的木制或泥制模型來實現數字化產生的。近年來，逆向設計法在產品造型設計中形成并逐漸走向成熟。

由于產品造型的逆向設計有起點低、成本低、周期短、易改型、易創新等特性，自出現以來便受到了現代工業設計師的關注。目前該技術在下面幾方面得到了廣泛應用：

a．用于汽車、摩托車等具有較復雜曲面外型產品的修復與改型設計中；

b．用于設計與制造個性化的產品，如人體擬合、太空服裝設計、假肢設計等；

c．根據客戶樣件進行模具設計時，該項技術可使自動化程度大大提高；

d．在樣件缺少圖形文件時，可用逆向設計來生成圖形文件：

e．在快速原形制造中逆向設計可實現原形產品的快速準確建模并進行重新設計；

f．用于對產品模型進行運動模擬和仿真,代表軟件；

h. 對產品模型的受力情況進行仿真；

g. 對注塑件進行注塑分析;

幾種用于逆向設計的應用軟件

國際市場有很多逆向設計的應用軟件，如美國Imageware公司的imageware、英國Renishaw公司的TRACE、英國MDTV公司的STRIM and Surface Reconstruction、英國DelCAM公司的CopyCAD和美國Rain Drop公司的Geomagic。此外，一些CAD/CAM系統，如美國PTC公司的Pro/Engineer、德國Siemens PLM旗下的NX與法國達索公司的CATIA和Solidworks office premium等在其系統中也集成了可實現逆向三維造型設計的模塊，但與專業的逆向設計軟件比較，在功能上有較大局限性。例如：imageware逆向設計軟件可方便的實現下面幾項功能：

1)接受不同來源的掃描資料點的分析與處理。如CMM.Laser，sensors，Ultrasound等；

2)快速、準確地將掃描點轉換成NURBS曲面；

3)對曲面模型的精度、品質進行評價；

4)對曲線、曲面的形狀實現交互修改。在產品的曲面模型重建時。imageware不需經過建造曲線來構造曲面而是直接由掃描點來直接產生曲面；或采用建立周邊曲線再用該邊界與其內部的掃描點群來產生曲面；也可首先在掃描點群中構造NURBS曲線，再由曲線來產生曲面。 顯而易見，逆向設計和逆向工程是有區別的。  

逆向設計是設計的一種高效的方法，在產品未成形之前對它進行模擬、分析，上文已經講得很清楚,比如：你要設計一段橋梁，想知道它的受力情況可以用逆向設計軟件來分析一下就知道了，這就是逆向設計。

逆向工程是對某一現有事物進行研究，找到實現它的方法。比如寶馬7系的車子比較好，被外星人拿去研究看看怎么造出來的，這叫逆向工程。