【編者按】 本文簡要介紹了逆向工程技術(shù)的概念、系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用范圍，以一款電話聽筒的逆向設(shè)計(jì)為實(shí)例，詳細(xì)介紹了在PRO/E 軟件中利用實(shí)物模型測量數(shù)據(jù)文件進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)的方法和步驟。
1 逆向工程的應(yīng)用范圍及結(jié)構(gòu)體系
在工業(yè)領(lǐng)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。這就用到了逆向工程技術(shù)，逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程，是指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)行測量即數(shù)字化采樣，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實(shí)物的CAD 數(shù)字模型，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過程。
逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾個方面：
(1)對產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域，由于設(shè)計(jì)師習(xí)慣于依賴3D 實(shí)物模型對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評估，因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD 軟件直接設(shè)計(jì)的，而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型，然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型;
(2)當(dāng)設(shè)計(jì)需經(jīng)實(shí)驗(yàn)才能定型的工件模型時，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(fù)或重制;
(4)產(chǎn)品的檢測，例如檢測分析產(chǎn)品的變形，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(jìn)行分析。在制造業(yè)中，逆向工程已成為消化吸收新技術(shù)和二次開發(fā)的重要途徑之一。作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的一種重要手段，它有效地加快了新產(chǎn)品響應(yīng)市場的速度。同時，逆向工程也為快速原型提供了很好的技術(shù)支持，成為制造業(yè)信息傳遞重要而簡潔的途徑之一。
逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD 模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)采集、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，其方法的得當(dāng)直接影響到是否能準(zhǔn)確、快速、完整地獲取實(shí)物的二維、三維幾何數(shù)據(jù)，影響到重構(gòu)的CAD 實(shí)體模型的質(zhì)量，并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
(2)數(shù)據(jù)處理
對于獲取的一系列點(diǎn)數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD 模型重建前，必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補(bǔ)償和插值補(bǔ)點(diǎn)等處理。
(3)模型重建
將處理過的測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD 系統(tǒng)，依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、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(dǎo)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，在主界面點(diǎn)擊菜單Insert-Date from File…，選擇電話聽筒的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入PRO/E 中，如圖1 所示。
2.2 根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線
因?yàn)殡娫捖犕矎慕Y(jié)構(gòu)上應(yīng)為上下殼組裝而成，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。分析導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件，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，利用曲線繪制的Sketch、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，如圖2 所示，圖中曲面為分型面，暗黃色曲線為輪廓曲線。
2.3 繪制基準(zhǔn)點(diǎn)
在PRO/E 中常用的繪圖步驟為建立點(diǎn)-線-曲面-實(shí)體。利用已經(jīng)建立的輪廓曲線和導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線，繪制電話聽筒的外形曲線。首先在輪廓曲線上繪制基準(zhǔn)點(diǎn)，常用的方法為繪制多個基準(zhǔn)平面將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線分隔成若干段，以保證能截取主要的外形曲線。為減少繪圖特征，一般繪制轉(zhuǎn)折拉伸曲面來代替基準(zhǔn)平面的作用。利用PRO/E 中的點(diǎn)繪制命令Curve X Srf(曲線和曲面的交點(diǎn))，獲得轉(zhuǎn)折拉伸曲面與輪廓曲線的交點(diǎn)，作為后續(xù)繪制外形曲線的基準(zhǔn)點(diǎn)。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(zhǔn)面，以輪廓曲線上的點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，參考導(dǎo)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。如圖4 所示。
在曲線繪制時需要注意的是并非要完成忠實(shí)于導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線，數(shù)據(jù)曲線只是提供參考作用，設(shè)計(jì)者更多需要留意的是曲線的質(zhì)量，以及曲線對后續(xù)構(gòu)建的曲面質(zhì)量的影響。