一、逆向设计的概念：

讲逆向设计前，先来看下传统产品开发的流程：构思—设计—产品原型。顾名思义，所谓逆向设计理念恰好与正向设计相反。

逆向设计，又反求设计，逆向工程，是一种基于逆向推理的设计，通过对现有样件或者原型生成图样，然后按照预想的效果进行改进，并最终超越现有产品或系统的设计过程。简单来说流程为：实物零件—表面轮廓数字化—数据处理——模型重构或创新设计——产品。

逆向设计绝不仅仅是产品的仿制，它更肩负着数学模型的还原和再设计的优化等多项重任。

目前逆向设计的应用领域已扩展到包括机械、电子、汽车、自动化、生物医学、航空航天、文物考古、光学设备和家电等相关行业。

二、逆向设计的基本步骤

逆向设计的基本步骤包括以下几个。

(1)被设计、加工对象的试验样品制作。在对被设计加工对象进行样品数据采集前，要考虑到数据采集的设备和方式。为了保证数据精度，减少数据误差，要先对样品进行清洗、风干等预处理，对于激光扫描的工件要进行喷涂处理。对于特殊的零部件还要进行夹具设计，考虑数据采集的完整性。

(2)零件原型的三维数字化测量。采用三坐标测量机( coordinate measuring machine,CMM)或激光扫描等测量装置，通过测量采集零件原型表面点的三维坐标值;使用逆向设计软件处理离散的点云数据。复杂零件多呈现多种形态的不规则特征，一次扫描只能针对一个表面进行。对于复杂的表面，很难从一个角度进行扫描而得到所需的全部数据。因此，在进行扫描时，需要根据特定零部件样品制作能够翻转的支架，转换各种角度进行扫描。扫描完成后要对多视扫描数据重新进行整合。

(3)零件原型三维重构。按测量数据的几何属性对零件进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原型所具有的设计与加工特征。将分割后的三维数据在CAD系统中做曲面拟合，并通过各曲面片的求解与拼接获取零件原型的CAD模型。

(4) CAD模型的分析与改进。对于重构出的零件CAD模型，根据产品的用途及零件在产品中的地位、功能等进行原理和功能分析、优化，确保产品良好的人-机性能，并进行产品的改进创新。

(5) CAD模型的校验与修正。根据获得的CAD模型，采用重新测量和加工样品的方法，来校验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求。对不满足要求的样品找出原因，重新进行扫描、造型，直到达到零件的功能、用途等设计指标的要求。

(6)正向与逆向融合的产品创新。“产品一逆向一产品”，即对产品的简单的仿制，这是逆向工程的初级应用。“产品逆向一改良设计一改良产品”，即对产品改良设计，吸收国外先进技术，这是逆向工程的中级应用。“概念草图一比例模型一三维测量(逆向)一数据重建 (设计评价修改的过程)一模具一真实产品”，这是逆向工程的高级应用。如在飞机、汽车和模具等行业的设计和制造过程中，产品通常由复杂的自由曲面拼接而成，在此情况下，设计者通常先设计出概念图，再以油泥、黏土模型或木模代替3D-CAD设计，并用测量设备测量外形，建构CAD模型，在此基础上进行设计，最终制造出产品。

逆向设计只是设计的一个环节，而不能作为设计的目的。设计的目的是创新，逆向设计技术是为设计创新服务的，应该确定运用逆向设计这个环节的正确位置，让逆向设计更好地为产品创新设计服务。

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