逆向設計專題（三）：逆向設計的應用范圍
魔猴君 知識堂 1951天前
結(jié)合快速發(fā)展的3D打印技術(shù)和數(shù)字控制等技術(shù)，逆向設計在航天、汽車、工業(yè)制造、醫(yī)療等多個領域得到了較快的發(fā)展和應用，集中體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 新產(chǎn)品研發(fā)
企業(yè)為了適應競爭需要不斷完善自己的產(chǎn)品，并將工業(yè)美學設計逐漸納入創(chuàng)新設計的范疇，使產(chǎn)品朝著美觀化、藝術(shù)化的方向發(fā)展。在汽車、飛機等產(chǎn)品的外形設計中，首先由工業(yè)設計師使用油泥、木?；蚺菽芰献龀僧a(chǎn)品的比例模型，易于從審美角度評價并確定產(chǎn)品的外形，然后通過逆向工程技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為CAD模型，進而得到精確的數(shù)字定義。這樣不但可以充分利用CAD技術(shù)的優(yōu)勢，還能適應智能化、集成化的產(chǎn)品設計制造過程中的信息交換需求。
(2) 產(chǎn)品的仿制和改型設計
利用逆向設計技術(shù)進行數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)處理，重建與實物相符的CAD模型，并在此基礎上進行后續(xù)的操作。如模型修改、零件設計、有限元分析、誤差分析、數(shù)控加工指令生成等，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的仿制和改進。這是常見的產(chǎn)品設計方法，也是消化、吸收國內(nèi)外先進的設計方法和理念從而提高自身設計水平的一種手段。 該方法被廣泛地用于摩托車、家用電器、玩具等產(chǎn)品外形的修復、改造和創(chuàng)新設計。
(3) 產(chǎn)品局部區(qū)域的還原修復
利用逆向工程技術(shù)可從破損的零部件中提取出相應的特征或特征參數(shù)，進行自主設計開發(fā)，或從表面數(shù)據(jù)中獲取特征信息對其進行面貌恢復以及其結(jié)構(gòu)設計的推算，或?qū)Ξa(chǎn)品的局部區(qū)域進行還原修復。
(4) 快速模具制造
逆向工程技術(shù)在快速模具制造中的應用主要體現(xiàn)在兩個方面:一種情況是以樣本模具為對象，對已符合要求的模具進行測量，重建其CAD模型，并在此基礎上生成加工程序，這樣可以提高模具的生成效率，降低模具的制造成本;另一種情況是以實物零件為對象，逆向反求其幾何CAD模型，并在此基礎上進行模具設計。
(5) 文物的保護和監(jiān)測
大型的戶外文物常年風吹日曬，容易發(fā)生風化而遭破壞。利用逆向設計技術(shù)定期對其進行測量掃描，把表面數(shù)據(jù)輸人計算機進行模型重構(gòu)，通過兩次模型的比較，找出風化破壞點，從而制定相應的保護措施，或者進行相應的修復，使其保持原樣。
(6) 醫(yī)學領域的應用結(jié)合
CT、MRI等先進的醫(yī)學技術(shù)，逆向設計可以根據(jù)人體骨骼和關(guān)節(jié)的形狀進行假體的設計和制造。通過對人體表面輪廓測量所獲得的數(shù)據(jù)，建立人體幾何模型，從而制造出與表面輪廓相適應的特種服裝，如頭盔、座椅以及航空宇航領域中宇航服裝的制造等。逆向設計方法結(jié)合3D打印技術(shù)在醫(yī)學上有廣泛的應用需求，如外科手術(shù)植人和修復設計等。
(7) CAE模型分析
將實物零件轉(zhuǎn)化為計算機表達的產(chǎn)品數(shù)字模型，以便充分利用現(xiàn)有的計算機輔助分析(CAE) 技術(shù)對其進行模擬仿真分析，評估其性能指標，是逆向工程的一個新的發(fā)展方向。對于加工后的零部件，進行掃描測量，利用逆向設計中的曲面重構(gòu)技術(shù)構(gòu)造CAD模型，將該模型與原始設計的幾何模型在計算機上進行數(shù)據(jù)比較，可以檢測制造誤差，提高檢測精度。另外，借助工業(yè)CT技術(shù)，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形狀，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、定位物體的內(nèi)部缺陷，從而作為工業(yè)產(chǎn)品無損探傷的重要手段。
