第一篇：逆向工程在產(chǎn)品設計實踐中的運用

逆向工程在產(chǎn)品設計實踐中的運用

陳駿

張強

（沈陽航空工業(yè)學院工業(yè)設計系 110034）

wtrues@sina.com.cn

摘要

曲面形態(tài)的產(chǎn)品設計在當今的工業(yè)設計領域是一大潮流。形態(tài)獨特而又具有優(yōu)美曲線的 產(chǎn)品也日益成為廣大消費者的追求?；诖耍诒姸嗟漠a(chǎn)品設計之中融入了設計師無限的想 象和創(chuàng)造力，曲面造型的產(chǎn)品亦更多的以親和、人性化的一面呈現(xiàn)在人們面前。

在具有曲面特征的產(chǎn)品設計過程之中，前期對產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)意、構思，是設計師對產(chǎn)品本身造型特征的感性把握；而進入產(chǎn)品設計的后期，即工程、結構設計階段，此時設計師對產(chǎn)品造型特征曲線、曲面的思考就應帶有理性的，定量的分析。逆向工程在設計流程中的介入無疑成為工業(yè)設計師進行曲面造型的有力武器。

逆向工程是現(xiàn)代工業(yè)設計中最常用的CAID手段之一，作為進行工業(yè)設計教育的教學單位，亦是工業(yè)設計探索的科研單位，我系始終在教學領域活動向生產(chǎn)力的轉化領域中不斷嘗試，均取得了良好效果，先后與營口尹氏商貿(mào)有限公司合作進行了帕薩特、中華、高爾夫轎車用擋泥板設計，以及沈飛日野新一代豪華大巴的前圍造型設計，在這兩大項目中，逆向工程的運用使得設計生產(chǎn)周期大大縮短，有效節(jié)約了人力、物力資源。關鍵詞

CAID、逆向工程、產(chǎn)品設計、曲面

1． 向工程使產(chǎn)品設計流程產(chǎn)生重大變革

在工業(yè)設計領域中，許多具有曲線曲面設計涉及到運動物體的外形，例如汽車、飛機、船舶的造型設計，這些交通工具的造型光滑與否直接影響到其運動性能，因此，一種曲線曲面的CAD/CAM造型方法被提出，由此發(fā)端也波及產(chǎn)品設計的各個領域。逆向工程正是其中一種最為常用的CAID手段之一。

作為一種新式的產(chǎn)品開發(fā)概念，逆向工程技術是一項綜合了三維測量、快速成型等高新技術，在沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，按照現(xiàn)有零件的模型（稱為零件原形），利用各種數(shù)字化技術及CAD技術重新構造原形CAD模型的過程。逆向工程是近年來發(fā)展起來的，并消化和吸收了一系列先進分析方法和應用技術，其主要目的是為了改善產(chǎn)品生產(chǎn)的技術水平，提高生產(chǎn)率，增強企業(yè)及其產(chǎn)品的市場競爭力。世界各國在經(jīng)濟技術發(fā)展中，應用逆向工程消化吸收先進技術經(jīng)驗，給人們有益的啟示。據(jù)統(tǒng)計，各國百分之七十以上的技術源于國外，逆向工程作為掌握技術的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。因此 研究逆向工程技術，對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，具有重大的意義。

逆向工程技術對整個工業(yè)設計的意義是重大的。擁有此技術，設計師的設計意圖將被真實的再現(xiàn)。以轎車的設計為例，在產(chǎn)品開發(fā)前期，設計師的意圖形成里草圖效果圖，膠帶圖，直至模型制作完成，設計師的意圖、理念體現(xiàn)闡述告一段落。如何將這些概念模型轉化為產(chǎn)品？接下來的事交給逆向工程技術。以三坐標測量儀為源頭，對設計師的模型進行精確的數(shù)字化掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，通常它將使大量的離散點云，結合專門的逆向工程軟件對其進行曲面重建，生成實體，配合數(shù)字化加工中心，即可加工出模具，投放生產(chǎn)。

相同的設計流程如果針對一些小型產(chǎn)品，那么還可以通過快速成型機制造出樣品，甚至可以硅膠制模進行小批量生產(chǎn)，快速地將產(chǎn)品投向市場，以驗證市場，既可以為商家搶占商機，也為贏得市場節(jié)省大量寶貴時間，并且有效地減少了風險。

由此可見，可以說現(xiàn)代工業(yè)設計流程中，逆向工程已然成為產(chǎn)品設計開發(fā)不可缺少的有力手段。

2． 工程在設計實踐活動中的運用

沈陽是聞名全國的裝備制造業(yè)基地，放眼全國，制造業(yè)的競爭是激烈且殘酷的，南方一些地區(qū)之所以在改革開放之后成為制造業(yè)的又

一生立軍，是因為大量高新技術、裝備的采用。而對于工業(yè)設計而言，CAD/CAM技術的運用無疑是設計向產(chǎn)業(yè)轉化的紐帶。

沈陽航空工業(yè)學院工業(yè)設計系作為我國東北地區(qū)較早開設的工業(yè)設計系之一，借助我學院以工科為主的優(yōu)勢，除了進行常規(guī)的教學，在設計轉化為產(chǎn)品的技術研究上也進行了一些有益的嘗試。

以我系與遼寧省營口尹氏商貿(mào)有限公司合作開發(fā)轎車用擋泥板為例，這是一次典型的以

逆向工程為主要設計開發(fā)手段的產(chǎn)品設計流程（見圖）。首先，在設計輸入階段，客戶先確定希望開發(fā)擋泥板的車型（以帕薩特車型為例），設計師在充分調研的基礎上，抓住此款車型的造型風格要素：圓潤飽滿的車體輪廓，車身造型中曲線曲面居多，卻又不失剛強。很快設計草圖、方案得到客戶的認可，接下來就直接在實車上進行等比例的油泥模型造型制作。這中間省略了尺寸線圖的制作步驟，因為擋泥板形態(tài)復雜，曲面較多，難于用圖紙表達，而且因為工作環(huán)境的局限（車身下方），因此尺寸圖或者膠帶圖顯得毫無意義。依據(jù)效果圖，在實車的條件下，擋泥板的距地高度，寬度得到確定，造型也得到客戶的認可，下一步就進入后期的逆向工程階段。

通過激光測量儀，油泥模型的數(shù)據(jù)轉化為離散點云形式的三維數(shù)據(jù)的形式，通常它是由數(shù)以萬計的空間點構成的，將這些數(shù)據(jù)導入例如I-DEAS, Surfacer, UG等逆向工程軟件之中，進行曲面的重新構件。大致步驟是這樣的：①導入點云，移除雜點；②提取特征點云，用來構建曲線；③以購建完成的數(shù)條曲線構建曲面；④將曲面物體經(jīng)過一定工序構建為實體；⑤對此實體進行其他相應的操作，例如加筋板，開安裝孔等。當然這只是大概的步驟，曲面重建是一項辛苦的工作，點、線、面構建時的質量好壞，關系到實體構建的好壞，也直接關系到快速成型的成敗。在實體CAD模型構建完畢之后，即可進行快速成型，制成試驗件，裝配在實車上進行驗證，如不符合設計要求應修改CAD數(shù)字模型直至符合要求，在進行快速成型并驗證，待完善之后便可以進行數(shù)控模具加工。這樣擋泥板的設計就宣告完成。

同樣的逆向工程流程也用在了我系和沈

飛日野客車公司的新型豪華大巴設計中。這些造型包括車前臉、前部的大燈燈罩、兩側車體以及保險杠等，這些構件均是玻璃鋼件。在整個的設計流程之中，筆者參加了1：5和1:1比例的油泥模型的制作，直至后期的逆向工程。在這期間，我深深的感覺到模型對于產(chǎn)品設計的重要性，可以說設計師的創(chuàng)意，思想均是由模型完全的體現(xiàn)出來：實體模型造型塊面的起伏、轉折給人的感受是全方位的，不僅可以在各個事件進行觀察評價，而且他的形體是實實在在的，可以觸摸的。所以要搞好后期的曲面重建，必須對模型本身的造型有較深層的了解，這樣在能忠實再現(xiàn)設計師的創(chuàng)意。

在利用ATOS照相掃描系統(tǒng)測取了等比例車體模型點云數(shù)據(jù)之后，同樣對其進行了曲面的重新構建，重新構面是為了在這之后玻璃鋼車體的加工過程之中有尺寸參照的依據(jù)：客車的結構設計人員可以在三維曲面車體上截取任意的截面線，用來制作裝配圖紙指導生產(chǎn)。

在曲面重建過程中，我們采用了處理大規(guī)模點云的專用軟件Surfacer，這個軟件的優(yōu)勢在于：可以將一整體點云視為一個物體，運算進程大大加快；針對點云的方便有效的功能大大加快了造型進度。鑒于該點云數(shù)據(jù)量較大，根據(jù)原車造型，我們將其分為若干塊進行構建，如燈罩、保險杠、前臉、側車體等，每個部件之間的裝配關系，以及相應的必要尺寸應事先由廠方提供，這些既定尺寸輕易不能更改，在建模中應嚴格遵循。逆向建模工作是一項費時的工作，和前面所講述的方法一樣，由點到線，再進行構面，每一步都是需要耐心去調整的，因為是初次涉及這樣的工程，因此不是一蹴而就的，經(jīng)過和廠方結構設計人員的多次協(xié)調尺寸，最終才能通過。

3． 向工程對工業(yè)設計的深遠影響

作為教育單位，除了教書育人之外，將理論結合實踐，將設計付諸于生產(chǎn)是每個搞工業(yè)設計教育者的心聲。我系在教學之余（這些項目大都是在假期完成的）曾多次和廠家進行合作開發(fā)新產(chǎn)品，將學院的科研優(yōu)勢付諸實踐，同時借此提高自身設計、科研水平，以提高教學質量。

工業(yè)設計的活動是與商業(yè)化、制造、市場緊密聯(lián)系的，而逆向工程正是順應了制造業(yè)發(fā)展的需求而產(chǎn)生的，利用這項技術，商家可以快速搶占商機，贏得市場，有效規(guī)避投資風險。

總而言之，逆向工程對工業(yè)設計本身而言只是一項先進的工具手段，僅此而已，和設計師本身的理念、創(chuàng)意并沒有太大的關系，但掌握了這項先進的設計手段之后將對設計師理念的再現(xiàn)，創(chuàng)意的闡述將起到關鍵的作用。相信這項技術必將推動工業(yè)設計達到新的高度。

參考文獻

[1] 劉國玉，沈潔。《產(chǎn)品設計基礎》，中國輕工業(yè)出版社，2001.5.[2] 陸凱，沈潔?！禖AS在產(chǎn)品設計中的綜合運

用》，設計之角，2002.3.

第二篇：事理學在產(chǎn)品設計中的運用

事理學在產(chǎn)品設計中的運用

隨著經(jīng)濟水平的不斷提升，我們身邊的產(chǎn)品也變的越來越豐富，為了提升產(chǎn)品的品質與易用性，各種設計理論與方法學也多種多樣。其中，設計事理學作為一種成熟的方法論正在越來越多地被運用到具體的產(chǎn)品設計中。從生活中的“事理”出發(fā)，考慮產(chǎn)品與用戶的關系，發(fā)現(xiàn)其中的問題，將其轉化為用戶的需求和產(chǎn)品。以“事”支撐產(chǎn)品地設計，使產(chǎn)品合情合理，是設計事理學的核心。本文以具體的校園自助式洗衣機為例，闡述如何從設計“物”到“事”的轉化，將設計事理學貫穿到具體的產(chǎn)品設計當中，以實現(xiàn)設計為人們服務的目的。

人們經(jīng)濟水平的不斷提高的同時，對生活的品質要求也越來越高，關注點從原先具體的物轉化到產(chǎn)品所涉及到的整個服務當中，這就要求設計師們轉變設計思想，從原先就物論物的設計方式轉變到設計生活方式的層面上來，這就是設計事理學所強調的從設計“物”到設計“事”的思想，本文試圖通過校園自助式洗衣機的設計來簡要闡述下設計事理學在產(chǎn)品設計中的具體運用。

產(chǎn)品設計中的“事理”

設計是事理學是有清華大學教授柳冠中教授提出，在運用事理學之前，需要弄清楚其中事理的含義和概念。西蒙在人為事物中作了事與物的區(qū)別，柳冠中繼續(xù)指出，“物”即生活中具體存在的物品，泛指實實在在的材料、設備、工具等；而“事”是一個抽象的概念，是上述物與人的中介關系，它對物做了外部限制，也是評定物好壞的標準。事有宏觀和微觀之分，宏觀上的事指的是事情發(fā)生的的情景與背景，微觀上的事指的是具體的行為事情。

事在本文中指特定時空下，人與人或物之間發(fā)生的行為互動或信息交換，在校園自助式洗衣機產(chǎn)品設計中的事宏觀上指的是學生使用自助式洗衣機的情境和背景信息，比如學生的宿舍生活情境和洗衣房洗衣情境，微觀上的事指學生在清洗衣物時與洗衣機發(fā)生的各種具體交互，比如放入衣物，選擇清洗方式，放入洗滌劑等等，在此過程中，人的意識有一定“意義”生成，而物發(fā)生了“狀態(tài)”的變化。

經(jīng)過對上述概念及內容的理解下，我們再來看設計事理學概念。從“物”到“事”，從“情”到“理”，我們將其概括為設計事理學。從這簡短的描述中可以看出，任何設計的源頭都應開始于特定人群的生活形態(tài)，生活方式及習慣的觀察、分析和研究，通過研究事去理解人的需求，進而去創(chuàng)造滿足人們需求的物，再通過對人們使用設計物的過程進行觀察與分析，找出其中的問題，加以改進。這是事物發(fā)展“螺旋式”上升規(guī)律。

校園自助式洗衣機中的事理研究

校園自助式洗衣機產(chǎn)品，涉及到的場景包括校園公共洗衣房，學生的宿舍環(huán)境等，學生在具體的場景中與自助式洗衣機發(fā)生各種互動，包括行為上互動、信息的傳遞，因此在事理研究中需要先對場景和學生的行為進行調研活動。調研的切入點將依據(jù)設計事理學的理論，按照事的結構予以展開，主要包括高校學生使用自助式洗衣機清洗衣物事件發(fā)生的空間環(huán)境，事件的主體學生，以及衣物清洗事件中人的行為等因素，以了解校園自助式洗衣機設計的外部因素。

設計事理學對于“事”的考察不在于采樣的多少，而在于“質”，即調研的深度和理解程度，強調更深入到現(xiàn)象之中，通過親身體驗了解研究對象的思維方式。因此調研的具體方法上，主要采用用戶日記和深入觀察的方法。

用戶圖片日記主要是讓被選取的高校學生用智能手機來記錄日常生活的衣物存放情況（尤其是已穿過的衣物存放情況）、以及使用自助助式洗衣機進行衣物清洗的情況，還有衣物清洗完的后續(xù)處理晾曬情況。

觀察法是調查那些在用戶圖片日記中無法獲取的信息，比如高校學生的動態(tài)行為、情感及性格特征等，發(fā)現(xiàn)具體的細節(jié)信息，探究現(xiàn)象背后的意義，以支撐最后設計方案的產(chǎn)出。

具體的調研過程就不在此贅述，上文已給出校園自助式洗衣機“事理”調研的內容和方法，這里給出筆者的一個調研結果。高校學生使用自助式洗衣機的整個過程中問題主要表現(xiàn)幾種在以下三個方面：

1、對衛(wèi)生問題的關注，比如本能地對公共產(chǎn)品的衛(wèi)生產(chǎn)生心理上的排斥感，自助式洗衣機長期使用后污漬在?韌氨諫系幕?累等；

2、對洗衣效率的關注，比如人多時有限的洗衣機怎樣清洗更多的衣物，衣物洗干凈后如何提醒學生及時取走等；

3、對洗衣過程便捷的關注，比如及時提前知道洗衣房中是否有空余的洗衣機，無需自己去把握放入洗衣液的量等。

通過對自助式洗衣機的事理研究，將結果進行分析和整合，從中可以發(fā)現(xiàn)很多設計機遇，而每一個設計機遇都可以作為特定的設計主題進行概念展開發(fā)展，比如針對衛(wèi)生這個角度，可以考慮在?韌安牧現(xiàn)刑砑涌咕?添加劑，或在洗衣機中增加除菌設備，又或者可以考慮采用?韌翱剎鸚斗絞劍?能獨立清洗。由此可見，用設計事理學的方法考慮設計問題始于從“事”中找到特定群體對產(chǎn)品的真實需求，事是問題的來源，是設計的起點，也是設計的評價參照。

總結

作為一名工業(yè)設計師，可以從不同的角度進行產(chǎn)品設計，可以是針對現(xiàn)有產(chǎn)品的改良設計，可以是針對未來需求的概念設計，無論采用哪種設計方法，都需要清晰的了解特定群體的需求，針對其需求進行產(chǎn)品設計。設計事理學，作為一種研究用戶使用產(chǎn)品整個過程“事”的設計方法學，能沉浸到具體的情境當中去挖掘用戶的需求，使得最終的設計更加合情合理。因此，設計事理學無論是對改良型產(chǎn)品設計或是概念型產(chǎn)品設計都能直擊用戶痛點，準確把握用戶的根本需求，無論從理論上還是實踐上對產(chǎn)品設計都是有很大指導意義。

第三篇：符號在產(chǎn)品造型設計中的運用論文

摘要:符號的定義是指在整個社會范圍內或某一專業(yè)領域內人們?yōu)楸硎灸撤N特殊意義或傳達某種信息而約定俗成所使用的標識或記號。符號具有應用領域廣泛、形式簡單且能簡明扼要地傳遞信息的特點。隨著社會經(jīng)濟、文化、科技的迅速發(fā)展與各領域專業(yè)化趨勢的加強，符號也呈現(xiàn)出了特殊的美學魅力，并逐步形成了符號學這一門專業(yè)學科。研究符號學旨在探尋符號在各行業(yè)中應用的本質、發(fā)展及演變的一般規(guī)律，并力求將符號學在當今社會中各行各業(yè)的應用變得更加專業(yè)化、系統(tǒng)化。

關鍵詞:符號；符號學；產(chǎn)品設計

隨著社會經(jīng)濟、文化、科技的迅速發(fā)展與各領域專業(yè)化趨勢的加強，符號與符號學在各行各業(yè)中的應用也越來越規(guī)范與嚴謹。符號對于信息傳遞的正確性、企業(yè)形象的樹立與產(chǎn)品體驗良好度起著至關重要的作用：成功的符號應用與符號設計不僅能起到引導與警示的作用，從而幫助穩(wěn)定社會秩序（如各種社會公共標識），還可對企業(yè)與品牌形象的塑造起到積極作用；相反的，錯誤或不符合社會基本共識的符號應用則會直接或間接地造成社會秩序紊亂，也會對品牌形象的樹立與維持造成重創(chuàng)。在上述背景下，本文就針對符號與符號學的定義進行基本闡述，并結合對符號在產(chǎn)品設計中的應用實例進行研究分析進一步對符號學應用于產(chǎn)品設計中的一般性原理做出總結。在產(chǎn)品設計的眾多環(huán)節(jié)中，產(chǎn)品的語義與符號設計為至關重要的一項，并對該產(chǎn)品所屬品牌的系列連續(xù)性、產(chǎn)品家族性的體現(xiàn)起著重要作用，也是品牌間相互區(qū)別的重要標識。作為一名產(chǎn)品設計專業(yè)的學生，在本文中通過對產(chǎn)品設計中符號應用與符號學原理的分析進行一般性規(guī)律總結，從而能更好的將其應用到今后的產(chǎn)品設計學習與研究中。

一、符號學與產(chǎn)品設計的相關定義、背景與概述

（一）符號學的定義與概述

符號的定義是指在整個社會范圍內或某一專業(yè)領域內人們?yōu)楸硎灸撤N特殊意義或傳達某種信息而約定俗成所使用的標識或記號。符號具有應用領域廣泛、形式簡單且能簡明扼要地傳遞信息的特點。隨著社會經(jīng)濟、文化、科技的迅速發(fā)展與各領域專業(yè)化趨勢的加強，符號也呈現(xiàn)出了特殊的美學魅力，并逐步形成了符號學這一門專業(yè)學科。研究符號學旨在探尋符號在各行業(yè)中應用的本質、發(fā)展及演變的一般規(guī)律并力求將符號學在當今社會中各行各業(yè)的應用變得更加專業(yè)化、系統(tǒng)化。根據(jù)人的不同感知方式可將符號分為視覺符號與聽覺符號兩類。當符號應用到具體的產(chǎn)品設計中，又具體涉及到企業(yè)（品牌）形象設計、商標設計、造型設計、固定色彩搭配、材質使用與技術創(chuàng)新等。

（二）產(chǎn)品設計的定義與概述

產(chǎn)品設計是一個具有創(chuàng)新性、實踐性、綜合性與高度理性化的制造類專業(yè)。完整的、科學的產(chǎn)品設計流程須包括尋求市場普遍痛點、市場調研、行業(yè)分析、目標定位、建立方案雛形、初步測試、方案調整以及最終方案確立，整個過程具有周期性與反復性，它需要設計團隊或單一的設計者在設計的過程中不斷地調研、反思、測試、調整與改良，經(jīng)過這樣一套完整的設計流程后所設計出的產(chǎn)品才算是一個基本合格的產(chǎn)品，而在這之后已經(jīng)投入市場的產(chǎn)品還需經(jīng)歷市場與用戶使用體驗的考核與反饋，并將這些反饋應用到下一代產(chǎn)品的研發(fā)與設計中去，這樣才能保證一個品牌具有經(jīng)久不衰的市場活力。產(chǎn)品設計根據(jù)其具體的應用領域又可大致分為硬件設計（如家電、交通工具、公共設施、智能穿戴、生活日用品、辦公用品等）與應用型軟件設計（如終端APP設計、人機交互設計、界面設計、電子系統(tǒng)設計、信息設計等）。在具體的設計過程中，又涉及到外觀造型、色彩、材質、結構等諸多具體的構成項目，同時也是企業(yè)形象設計的重要組成部分。當今世界范圍內知名的品牌與各領域內的領頭企業(yè)無不重視它們各自品牌形象的樹立，有鮮明形象特點的產(chǎn)品往往能在同領域內的市場中獨占鰲頭并且經(jīng)久不衰，如此一來這些品牌便形成了它們各自獨有的“系列感”與“家族感”，從而擁有了龐大的忠實用戶群體。由此可見，符號設計在產(chǎn)品設計中應用的好壞與否在相當程度上影響甚至決定著企業(yè)形象的塑造與維持。

（三）符號學原理引入到產(chǎn)品設計中的發(fā)展背景與應用意圖

20世紀初，國際上設計界普遍開始把符號學原理引入到工業(yè)（產(chǎn)品）領域，提出在大工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下制造出的產(chǎn)品是一種具有意指、表現(xiàn)與傳達等信息作用的綜合體產(chǎn)物。在1920年代，推動了斯堪的納維亞設計風潮的G鮑爾森與芝加哥新包豪斯學院的查摩爾斯先后發(fā)表了“環(huán)境象征論”和“符號論”，它們與1950年代德國烏爾姆學院的馬克思比爾和托馬斯馬爾多納多等人提出的“設計符號論”都對符號學應用于產(chǎn)品設計領域在理論層面上做出了重要貢獻。1983年，世界范圍內眾多設計師們正式把符號學引入到產(chǎn)品設計領域中去并在相對應的專業(yè)教學體系中正式確立了“產(chǎn)品語義學”這一附屬學科。在具體的產(chǎn)品形態(tài)設計過程中結合符號學原理，主要目的在于探求產(chǎn)品外觀與形態(tài)特征在用戶使用過程中所表達的意義、設計觀念、結構同使用者感受之間的關系。當同屬一類（按照功能、使用場景劃分）的多個產(chǎn)品被賦予了不同的形態(tài)特征后可表達各種不同的象征意義從而產(chǎn)生截然不同的用戶體驗。某一件產(chǎn)品的基本形態(tài)（色彩、造型、結構與輪廓等）并非僅僅為了單純的視覺感受與不同的審美傾向而設計，它更多地是為了傳達一定的信息，如基本用途、使用環(huán)境、操作方式、技術原理與品牌形象（企業(yè)文化）等。這些信息之所以都要通過外觀造型這一載體傳達給用戶的根本（內在）原因在于無論是何種用戶群體（按受教育程度、職業(yè)、社會階層、經(jīng)濟能力等因素劃分）大多喜愛用視覺觀察這一最直觀的方式來接收信息，這種獲取信息的方式應用到產(chǎn)品用戶體驗上所得到的初步觀感反饋最為真實客觀。

（四）小結

通過以上對產(chǎn)品設計與產(chǎn)品設計中符號學相關定義與應用概況的闡述與初步分析可以得出：產(chǎn)品的符號、語言設計在一套完整的產(chǎn)品設計流程中扮演著日趨重要的角色，它對一個企業(yè)樹立自己獨有的品牌形象起著至關重要的作用，并在不斷變化的市場與設計潮流中逐步衍生出了“產(chǎn)品家族”這一概念。將符號學原理運用于產(chǎn)品設計中去無疑是一種全新的展現(xiàn)方式與另一角度的設計思維方法，這一思維方式所遵循的是產(chǎn)品設計應當多以人的初步感官為出發(fā)點而不是僅從其使用功能出發(fā)，即：使用戶通過對產(chǎn)品整體外形與局部細節(jié)的視覺觀察而得出的感受去理解產(chǎn)品的功能、操作方式與該產(chǎn)品所屬品牌（企業(yè)）獨有的設計語言，讓產(chǎn)品“自己學會表達自己”，讓一個個工業(yè)化流水線的產(chǎn)物“面對”用戶“作自我介紹”。簡言之，在當今市場環(huán)境與設計潮流的影響下將符號學寓于產(chǎn)品設計中便具有了新的內在含義，即：產(chǎn)品設計中的符號語言設計是檢驗產(chǎn)品（品牌）用戶體驗良好度的第一塊試金石與企業(yè)宣傳自身理念并區(qū)別同行業(yè)其他品牌的重要環(huán)節(jié)。

二、產(chǎn)品設計中符號學應用實例分析研究與一般性原理歸納

（一）梅賽德斯-奔馳“S級”車型變化的造型符號研究

梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）是自其成立以來聞名全球的高端汽車品牌。奔馳公司創(chuàng)始人之一德國機械工程師卡爾本茨于1886年1月發(fā)明了世界上第一輛三輪汽車，因此被譽為“汽車的發(fā)明者”“現(xiàn)代汽車的先驅”“汽車之父”。與此同時，奔馳的另一位創(chuàng)始人戈特利布戴姆勒發(fā)明了世界上第一輛四輪汽車，從此人類交通時迎來了“汽車時代”。20世紀50年代，世界范圍內各大汽車廠商的汽車設計都已逐漸形成了他們各自穩(wěn)定的品牌風格，世界工業(yè)生產(chǎn)水平與相關技術工藝較從前也有了巨大變化，作為汽車的發(fā)明者與汽車設計的引領者，梅賽德斯-奔馳推出了“奔馳S”這一代表了其最高工藝水平的級別系列汽車，也正式奠定了梅賽德斯-奔馳后繼所有車型的基本造型語言風格，形成了代表了該品牌高品質汽車獨有的符號形象。

簡言之，“奔馳S”及其相應的外觀符號語言即是梅賽德斯-奔馳的品質象征，下面就對自1951年起數(shù)代經(jīng)典的奔馳“S級”汽車在外觀設計上的符號語言做具體分析。1.1947年，奔馳170奔馳170是公認的現(xiàn)代奔馳車鼻祖，不僅是奔馳于二戰(zhàn)后開發(fā)的第一款車型，更揭開了當代中高級別奔馳車歷史發(fā)展的序幕。在外觀上，奔馳170最顯眼的部分是飽滿的前進氣格柵與前車燈設計，就像是奔馳長出了挺拔的“鼻子”與瞪圓的“大眼”一樣，成為了奔馳在自那以后所有車型所共有的基本符號特征，也成為奔馳區(qū)別于其他汽車品牌最顯著的特征之一。

其次在整體造型上，奔馳170從車頭到車尾的比例分布趨勢是：水平方向“長→中→短”，垂直方向“中→高→低”，它的側面線條就像是由車頭平緩地伸出了一條曲線到了中間段（擋風玻璃）開始突然向上抬升再到車尾部分向后下方帶有一定角度的急劇下墜，再結合“節(jié)奏韻律”完全與整車線條相同的側面金屬邊的襯托與點綴，這樣的整車風格所帶來的視覺效果可用一個字概括——穩(wěn)。這樣的基本風格特征無論每一代“奔馳S”在不同時代設計潮流的變化下產(chǎn)生何種整體或細節(jié)上的變化都不會被舍棄。這種在符號、風格上的堅守是梅賽德斯-奔馳區(qū)別于其他汽車品牌的重要基石，同時也正是“奔馳S”經(jīng)歷了半世紀至今仍處高端車之列的根本原因。2.2013年至今：第十代奔馳“S”經(jīng)過半個多世紀，世界范圍內的工業(yè)設計與產(chǎn)品制造業(yè)經(jīng)歷了流線型、后現(xiàn)代主義（注重裝飾）與簡約化等多種風格的演變，汽車的設計與制造也不例外，在這幾十年間各品牌的汽車制造廠商推出過數(shù)不勝數(shù)的各種風格迥異的車型，有的車型布滿了純裝飾性的車身部件，而有的則出于對空氣動力學的考慮整個車身渾然一體線條少有變化。

這些“豐富的”外形變化給了消費者更多地自由選擇空間，但也讓許多汽車廠商逐漸失去了自己的一貫風格與獨有的品質定位并悄無聲息地被市場所淘汰，但也能看到眾多仍然屹立不倒的知名品牌，梅賽德斯-奔馳即是“其中一位”。橫向比較這些品牌汽車的外觀造型特點不難發(fā)現(xiàn)一個共性：無論市場與潮流如何對自身品牌產(chǎn)生影響，它們所一貫堅持的品牌造型符號從未被拋棄，反而隨著潮流的不斷變化而變得更加“經(jīng)典”。以2013年奔馳推出的第十代奔馳“S級”的外觀設計為例，前進氣格柵的整體尺寸雖然有所減小但在視覺感官上并無削弱，它仍是奔馳前臉上挺拔有力的“鼻子”；前車燈的造型變得更加精細，由最初第一代奔馳“S級”單一圓型車燈變?yōu)榱司€條與幾何面相結合的車燈，但它仍然是奔馳所散發(fā)出的“犀利目光”；整車的側面線條變得更加流暢與柔和，但仍延續(xù)了以往歷代“S級”奔馳側面線條的基本節(jié)奏，即由車頭處開始的平緩到車身中間逐步抬升再到車尾處的迅速收尾。

（二）蘋果手機機身設計變化的造型符號研究

自2007年1月9日美國蘋果公司發(fā)布第一代iPhone以來，世界范圍內整個手機行業(yè)開啟了全系的智能化時代，“智能”也成為未來硬件終端發(fā)展的必要趨勢，各大知名電子制造商品牌及新興品牌爭相投入到智能終端的開發(fā)與制造當中。在短短十余年的時間里全球電子制造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，原本眾多知名品牌“百花爭艷”的光景也逐漸轉變?yōu)橛缮贁?shù)企業(yè)占領絕大多數(shù)市場的局面，諸多發(fā)展歷史悠久的大型品牌在新形勢下未能找到自己合適的發(fā)展道路與轉變方式從而逐漸走向落寞。而像美國蘋果公司這樣能順應市場潮流的品牌迅速成長為手機及智能終端制造業(yè)的風向標。手機外觀設計從厚重到輕薄，從各種花樣繁多的造型與色彩到統(tǒng)一的以大屏幕、黑白灰為主導的樣式，iPhone每一次造型的小變化或大改進，都會掀起同時期內各個品牌手機造型設計的新風潮。iphone自第一代問世以來，已相繼推出了好幾代產(chǎn)品，iphone的外觀造型也逐步由當初iPhone4、iphone5（機身及比例在iPhone4基礎上加長）的金屬邊框加前后鏡面深色玻璃的經(jīng)典造型（邊緣較硬朗）慢慢演變成今天的iPhone6、iphone7的超薄圓潤（四邊角弧度增大、正反面邊緣截面為圓?。┑恼w金屬機身。而iPhone4的發(fā)布將蘋果公司在手機行業(yè)的地位推向了頂峰，將iPhone在功能創(chuàng)新與外觀設計方面提升到了新的高度，它在外觀形體上顛覆了iPhone3G/3GS的圓潤大倒角與背面圓潤且分色的圓弧與平整相結合的背面，材質的創(chuàng)新選用與對于盡量減少實體按鍵的推敲使其成為當時市場上最薄的智能手機，并使iphone的設計從此走上了極簡道路。但是不論iPhone在它的造型上作何變化，由于蘋果深入人心的家族語言——背面的經(jīng)典蘋果LOGO（醒目）+生產(chǎn)信息（字體極小起點綴作用）和前面的圓形HOME鍵皆成為iPhone的外觀特質，使選購者都能立即直觀地判斷出這個品牌叫蘋果、它的名字叫iPhone。由此可見，產(chǎn)品外觀中能體現(xiàn)品牌DNA的造型符號是這個產(chǎn)品能否擁有大量中忠實用戶的關鍵因素，也是一個品牌能否明顯的區(qū)別于同行業(yè)其他品牌并且在世界市場上長期屹立不倒的核心要素。

（三）小結本章對兩個分別在不同時期崛起、處于兩個不同行業(yè)并同樣將其影響力延續(xù)至今的世界知名品牌在產(chǎn)品造型符號層面進行了研究分析

通過這些研究分析不難發(fā)現(xiàn)這些強大的制造業(yè)品牌之所以能夠在競爭形勢多變的世界市場環(huán)境下長期處于“引領”與“制霸”的地位其原因在于它們都將各自品牌的核心標志（包括視覺識別特征、形態(tài)、語言等）賦予產(chǎn)品造型符號之中，不論產(chǎn)品外觀隨著世界潮流的變化而發(fā)生何種演變與革新，這些核心的產(chǎn)品造型符號從未被拋棄并長期扮演著“產(chǎn)品家族DNA”的重要角色。通過研究分析與初步小結可以得出：產(chǎn)品造型中的符號語言設計與應用期一般規(guī)律無非就是將能代表品牌特征的整體線條、圓弧、色彩與局部細節(jié)、幾何標志有機的融入到該產(chǎn)品的外觀造型中，以此產(chǎn)生出強有力的品牌影響力與具備一定沖擊力的產(chǎn)品識別度。

三、總結

本文通過闡述符號學原理的定義、符號學原理引入到產(chǎn)品設計中的發(fā)展歷程與符號設計在產(chǎn)品設計中的應用概況并結合實例初步總結出了產(chǎn)品設計中符號學原理的內在性：產(chǎn)品設計中的符號語言設計是檢驗產(chǎn)品（品牌）用戶體驗良好度的第一塊試金石與企業(yè)宣傳自身理念并區(qū)別同行業(yè)其他品牌的重要環(huán)節(jié)。文中還結合實例對兩個分別在不同時期崛起、處于兩個不同行業(yè)并同樣將其影響力延續(xù)至今的世界知名品牌在產(chǎn)品造型符號層面進行了研究分析，推導出它們所共同遵守的產(chǎn)品符號設計規(guī)范從而總結出產(chǎn)品設計中符號學原理的一般規(guī)律：將能代表品牌特征的整體線條、圓弧、色彩與局部細節(jié)、幾何標志有機的融入到該產(chǎn)品的外觀造型中，以此產(chǎn)生出強有力的品牌影響力與具備一定沖擊力的產(chǎn)品識別度

。在產(chǎn)品設計中運用符號學原理這一理念經(jīng)過了長時間的發(fā)展已經(jīng)使產(chǎn)品造型設計的本質意義產(chǎn)生了根本性轉變?，F(xiàn)如今，無論是設計界的名人翹楚還是制造業(yè)的各大知名品牌廠商在進行設計與制造的實踐過程中都將產(chǎn)品的外觀設計看作是展示產(chǎn)品基本功能、表達設計初衷、突顯產(chǎn)品價值與標榜品牌理念的重要表現(xiàn)手段，進而使得“造型符號”這一理念在產(chǎn)品設計中孕育出了更深層次的內涵。隨著產(chǎn)品（工業(yè)）設計制造行業(yè)及其教育行業(yè)的日趨專業(yè)化與規(guī)范化，產(chǎn)品（工業(yè)）設計中的造型設計早已不是行業(yè)興起之初業(yè)界所簡單理解的純外形設計，這是一種機械地在產(chǎn)品功能結構之上“蓋上”一層形式主義的“驅殼”，在那個時期制造出的產(chǎn)品其外形與設計理念呈脫節(jié)狀態(tài)，沒有能將“形體”“功能”與“理念”這三部分連接起來的更深層次的主觀設計意愿，企業(yè)品牌之間為了標榜自己也只能將自己的產(chǎn)品想方設法地印上各種顏色樣式的圖文（LOGO、文字、幾何等）。而現(xiàn)如今的產(chǎn)品外形設計已發(fā)展成將企業(yè)（品牌）文化理念通過提煉、結構與重組以造型符號的方式有機地注入到產(chǎn)品的外觀形體之中，以這樣方式所制造出的產(chǎn)品才真正的發(fā)揮了品牌在其市場占有力層面所應當發(fā)揮的作用

。今天我們從事產(chǎn)品設計的學習研究，也應有將人的使用需求、操作行為方式、產(chǎn)品機械功能同產(chǎn)品最初的設計理念通過更深層次的規(guī)劃與方案設計有機地結合起來這一基本意識并將其實際運用到每一次設計實踐活動中。

參考文獻：

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第四篇：逆向工程實習報告

逆向工程實習報告

M0811 高略群

通過這一星期的逆向工程實習，本人對逆向工程有了初步的了解。

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是對產(chǎn)品設計過程的一種描述。在工程技術人員的一般概念中，產(chǎn)品設計過程是一個從無到有的過程：設計人員首先構思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術參數(shù)等，然后利用CAD技術建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個模型轉入制造流程，完成產(chǎn)品的整個設計制造周期。這樣的產(chǎn)品設計過程我們可以稱之為“正向設計”。逆向工程則是一個“從有到無”的過程。簡單地說，逆向工程就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設計數(shù)據(jù)（包括設計圖紙或數(shù)字模型）的過程。

隨著計算機技術在制造領域的廣泛應用，特別是數(shù)字化測量技術的迅猛發(fā)展，基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術成為逆向工程技術關注的主要對象。通過數(shù)字化測量設備（如坐標測量機、激光測量設備等）獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過逆向工程技術的處理才能獲得產(chǎn)品的數(shù)字模型，進而輸送到CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術可以認為是“將產(chǎn)品樣件轉化為CAD模型的相關數(shù)字化技術和幾何模型重建技術”的總稱。

逆向工程的實施過程是多領域、多學科的協(xié)同過程。從圖1中我們可以看出，逆向工程的整個實施過程包括了測量數(shù)據(jù)的采集/處理、CAD/CAM系統(tǒng)處理和融入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的過程。因此，逆向工程是一個多領域、多學科的系統(tǒng)工程，其實施需要人員和技術的高度協(xié)同、融合。

逆向工程在CAD/CAM體系中的應用：逆向工程技術并不是孤立的，它和測量技術、CAD/CAM技術有著千絲萬縷的聯(lián)系。從理論角度分析，逆向工程技術能按照產(chǎn)品的測量數(shù)據(jù)建立與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)完全兼容的數(shù)字模型，這是逆向工程技術的最終目標。但憑借目前人們所掌握的技術，包括工程上的和理論上的（如曲面建模理論），尚無法滿足這種要求。特別是針對目前比較流行的大規(guī)模“點云”數(shù)據(jù)建模，更是遠沒有達到直接在CAD系統(tǒng)中應用的程度?！包c云”數(shù)據(jù)的采集有兩種方法：一種是使用三坐標測量機對零件表面進行探測，另一種是使用激光掃描儀對零件表面進行掃描。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過CAD/CAM軟件處理后，可以獲得零件的數(shù)字化模型和用于加工的CNC程序。圖2所示為使用激光掃描儀測量的摩托車發(fā)動機砂型排氣道點云圖。在實際工作中，先采用LACUS150B激光掃描儀采集上百萬個點數(shù)據(jù)，形成摩托車發(fā)動機砂型排氣道外形輪廓，再用Surfacer逆向軟件進行由點到面的處理，圖3為用Surfacer軟件生成的摩托車發(fā)動機砂型排氣道曲面幾何形狀。數(shù)據(jù)采集完成后，用戶可利用CAD軟件加快逆向工程的處理過程。在理想情況下，CAD軟件可用于： 1.以任何格式輸入虛擬的幾何尺寸數(shù)據(jù)； 2.處理采集到的點數(shù)據(jù)，有時甚至需要處理數(shù)億個點數(shù)據(jù)序列；3.通過修改和分析，處理產(chǎn)生的輪廓曲面； 4.將幾何形狀輸出到下一級處理過程中； 5.分析幾何形狀，估算整體形狀與樣品的差異。最重要的是，軟件能夠允許用戶以三維透視圖的方式顯示工件，它完整地定義了工件的形狀，不再需要多個視角的投影圖，設計者可直接對曲面輪廓進行再加工，而加工工人可以利用電子模型加工工件。后處理軟件通過以下方式縮短逆向工程的時間： 1.通過平滑連續(xù)的曲線網(wǎng)絡提高曲面的質量； 2.省去了準備加工文件的時間 3.不需要原型； 3.運用各種分析工具提高產(chǎn)品質量?？梢?，利用激光掃描儀掃描樣品采集點數(shù)據(jù)，再應用Surfacer軟件生成高質量曲面，相比直接在CAD系統(tǒng)中進行曲面造型，能節(jié)省數(shù)周的開發(fā)時間。另外，利用激光掃描儀采集的幾何數(shù)據(jù)能生成符合工業(yè)標準格式的文件，如IGES、VDA-FS、ISOG代碼、DXF和規(guī)定的ASCII、CAD/CAM格式，分析軟件包至少能支持其中的一種格式。制造加工刀具

并對其進行檢驗是既耗時又費錢的過程。Surfacer軟件能對各種復雜形狀的樣品進行快速完整的檢驗，從而使這一關鍵處理過程流水線化。用戶能夠參考三維模型精確地調整掃描數(shù)據(jù)以便評估樣品和所需加工工件之間的差別，并計算相關變量，用彩色圖表的形式加以顯示，從而為幾何尺寸校驗作出清晰完整的說明。Surfacer軟件的快速原型模塊（RPM）能夠快速利用數(shù)字化數(shù)據(jù)或利用其他系統(tǒng)的曲面幾何形狀生成原形，從而縮短了實際原型的數(shù)字化周期，新的RPM快速工具大幅度地提高了快速原型技術的水平。因此筆者認為，逆向工程技術與CAD/CAM系統(tǒng)是相輔相成的?，F(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論從理論還是實際應用上都已經(jīng)十分成熟，在這種情況下，現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)不會也不能為了滿足逆向工程建模的特殊要求從系統(tǒng)底層結構上進行變更。另一方面，逆向工程技術中用到的大量建模方法完全可以借鑒現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，不需要另外搭建新的平臺。圖4所示為用Solidworks三維軟件生成的摩托車發(fā)動機砂型進排氣道實體。基于這種分析，我們認為逆向工程技術在整個制造體系鏈中處于一個從屬、輔助建模的地位，它可以利用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，幫助其實現(xiàn)自身無法完成的工作。有了這種認識，我們就可以明白為什么逆向工程技術（包括相應的軟件）始終不是市場上的主流，而大多數(shù)CAD/CAM系統(tǒng)又均包含了逆向工程模塊或第三方軟件包這樣一種情況。

逆向工程技術在產(chǎn)品研究開發(fā)中是一項開拓性、實用性和綜合性很強的技術。利用光學掃描儀作為獲取空間三維數(shù)據(jù)的手段，用逆向工程軟件Imageware對獲取的點云數(shù)據(jù)進行處理，其難點為曲線的構建、檢測和修改。而只有滿足曲線光順，曲面才能光順。曲面與點云的吻合精度主要靠關鍵特征線的提取和構建精度來保證。

采用逆向工程技術，不僅能夠得到實物的精確數(shù)字模型和復制品，而且還可以進一步修改并生成新的數(shù)學模型和產(chǎn)品工程圖，從而使產(chǎn)品的消化吸收和二次開發(fā)工作準確快捷。不但縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，而且提高了產(chǎn)品創(chuàng)新的成功率。

第五篇：逆向工程畢業(yè)設計總結

篇一：逆向工程之畢業(yè)設計(論文)西南科技大學 畢業(yè)設計（論文）

題目名稱：風扇葉片的非接觸測量和三維建模研究

年 級：2004級 ■本科 □專科 學生學號：20045659 學生姓名：都方軍 指導教師：樂莉 學生單位：制造科學與工程學院 技術職稱：副教授 學生專業(yè)：機械0408 教師單位：制造學院

西 南 科 技 大 學 教 務 處 制 風扇葉片的非接觸測量和三維建模研究

摘要： 隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算機三維造型技術特別是逆向工程技術在工業(yè) 上已經(jīng)得到了廣泛的應用。為了解決風扇葉片難以精確測量的問題，本文研究了風扇葉 片外形的逆向工程造型方法，并對逆向工程概念、方法進行系統(tǒng)的闡述。通過光學掃描 儀的非接觸測量獲取風扇葉片表面的云狀數(shù)據(jù),并利用imageware和geomagic軟件對測 量數(shù)據(jù)進行處理,且基于nurbs曲面重構理論進行葉片造型表面重構,最終實現(xiàn)了風扇的 曲面重構，產(chǎn)生風扇的三維模型及二維圖。與傳統(tǒng)的正向設計方法相比,該方法提高了 工作效率,縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

關鍵詞：逆向工程； 非接觸測量； 點云； 建模

fan blade non-contact measurement and 3d modeling geomagic, the measurement data is processed and nurbs surface reconstruction based on the theory blade shape surface reconstruction, the ultimate realization of a fan surface reconstruction, being designed with the traditional method, the method improves the working efficiency, shorten the development cycle of new products.key words: reverse engineering;non-contact measurement;point cloud;modeling 目錄

第1章 緒論.............................................................1 1.1 引言............................................................1 1.2 課題提出的背景及意義............................................1 1.21逆向工程在國內外研究狀況....................................1 1.22逆向工程的原理及特點........................................2 1.23逆向工程的流程及應用領域....................................3 1.24課題的目的及意義............................................5 1.3 研究內容........................................................5 第2章 逆向工程軟硬件設備及過程.........................................5 2.1 掃描設備........................................................5 2.2 點云處理軟件....................................................8 2.3 曲面處理軟件....................................................8 2.4 實體建模軟件...................................................10 2.5 實體三維數(shù)據(jù)的掃描.............................................12 2.6 點云處理.......................................................13 2.7 曲面重構.......................................................14 2.8 實體建模.......................................................19 2.9 后續(xù)加工處理...................................................20 第3章 建立風扇葉片數(shù)模的具體步驟......................................22 3.1 風扇葉片逆向開發(fā)的流程.........................................22 3.2 模型分析.......................................................22 3.3 掃描...........................................................22 3.4 點云數(shù)據(jù)處理...................................................34 3.4.1 清除噪點....................................................343.4.2 手動注冊...................................................35 3.4.3 全局注冊...................................................36 3.4.4 合并.......................................................36 3.4.5 補洞.......................................................37 3.4.6 邊界優(yōu)化...................................................37 3.4.7 簡化數(shù)據(jù)及保存.............................................37 3.5 曲面造型.......................................................38 3.5.1 對齊點云...................................................39 3.5.2 建立圓柱面.................................................40 3.5.3 建立球面...................................................40 3.5.4 建立球底面.................................................40 3.5.5 偏移球面及上下底面.........................................41 3.5.6 剪切中間凹槽及洞...........................................41 3.5.7 建立小圓柱及洞.............................................42 3.5.8 提取一個葉片及建立曲面.....................................42 3.5.9 偏移扇葉曲面并倒角.........................................43 3.5.10 建立另外2個葉片面........................................43 3.5.11 數(shù)據(jù)轉化導出通用格式......................................44 3.6 實體造型.......................................................44 3.6.1 數(shù)據(jù)導入...................................................45 3.6.2 曲面縫合及模型實體化.......................................46 3.6.3 產(chǎn)生風扇葉片的二維圖.......................................46 結論....................................................................48 參考文獻................................................................53 致謝....................................................................54篇二：逆向工程畢業(yè)設計開題報告 畢業(yè)論文開題報告

題 目 某典型零件的逆向工程與注塑模設計

學生姓名學號 所在院(系)專業(yè)班級 指導教師

2013 年 3月 5 日篇三：逆向工程的畢業(yè)設計 目錄 畢業(yè)設計.......................................................................................................錯誤！未定義書簽。0 摘要...........................................................................................................................................1 1 逆向工程..................................................................................................................................2 1.1 定義..........................................................................................................................................2 1.2 逆向工程的研究與發(fā)展.........................................................................................................3 1.3 逆向工程系統(tǒng)..........................................................................................................................4 1.4 逆向工程的關鍵技術..............................................................................................................4 1.5 逆向工程與正向工程的區(qū)別.................................................................................................6 1.6 逆向工程的應用......................................................................................................................7 2 maxscan激光掃描儀................................................................................................................8 3 geomagic studio.....................................................................................................................10 4 imageware...............................................................................................................................13 5 其它.........................................................................................................................................14 6 后記.........................................................................................................................................14 0 摘要

隨著中國加入wto，經(jīng)濟迅速發(fā)展，改革開放不斷深入，工業(yè)發(fā)展越來越快，就要求我們能夠快速制造，提高生產(chǎn)力，從而降低成本，基于maxscan逆向工程就是在這個大背景下迅速發(fā)展起來的，它是通過掃描小物體，獲取點云數(shù)據(jù)，再通過一些軟件處理，得到我們想要的東西。

逆向工程，也有稱逆向技術，是通過對某種產(chǎn)品的結構、功能、運作進行分析、分解、研究后，制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品過程。逆向工程可能會被誤認為是對知識產(chǎn)權的嚴重侵害，但是在實際應用上，反而可能會保護知識產(chǎn)權所有者。例如在積體電路領域，如果懷疑某公司侵犯知識產(chǎn)權，可以用逆向工程技術來尋找證據(jù)。1逆向工程

1.1 定義 逆向工程（又名反向工程，reverse engineering-re）是對產(chǎn)品設計過程的一種 描述。在2007年初，我國相關的法律為逆向工程正名，承認了逆向技術用于學習研究的合法性。在工程技術人員的一般概念中，產(chǎn)品設計過程是一個從設計到產(chǎn)品的過程，即設計人員首先在大腦中構思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術參數(shù)等，然后在詳細設計階段完成各類數(shù)據(jù)模型，最終將這個模型轉入到研發(fā)流程中，完成產(chǎn)品的整個設計研發(fā)周期。這樣的產(chǎn)品設計過程我們稱為“正向設計”過程。逆向工程產(chǎn)品設計可以認為是一個從產(chǎn)品到設計的過程。簡單地說，逆向工程產(chǎn)品設計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品，反向推出產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)（包括各類設計圖或數(shù)據(jù)模型）的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設計中的應用已經(jīng)很久了。比如早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術在各個領域的廣泛應用，特別是軟件開發(fā)技術的迅猛發(fā)展，基于某個軟件，以反匯編閱讀源碼的方式去推斷其數(shù)據(jù)結構、體系結構和程序設計信息成為軟件逆向工程技術關注的主要對象。軟件逆向技術的目的是用來研究和學習先進的技術，特別是當手里沒有合適的文檔資料，而你又很需要實現(xiàn)某個軟件的功能的時候。也正因為這樣，很多軟件為了壟斷技術，在軟件安裝之前，要求用戶同意不去逆向研究。逆向工程的實施過程是多領域、多學科的協(xié)同過程。軟件的逆向工程可以用多種方法實現(xiàn)，主要的三類軟件逆向工程是：通過觀察信 息交換進行分析。主要流行于對協(xié)議做逆向工程，它使用總線分析器和數(shù)據(jù)包嗅探器，例如，為了訪問一個總線連接或一個計算機網(wǎng)絡連接并揭示其上的通信數(shù)據(jù)就可以使用這種方法。通過分析總線或網(wǎng)絡的活動，做出一個獨立的實現(xiàn)用以模擬那些活動。此法對設備驅動的逆向工程特別有用。在進行嵌入式系統(tǒng)的逆向工程時，廠商特意引進的工具有時能產(chǎn)生極大的促進作用，例如jtag端口或其他的調試法。在microsoft windows中，底層的調試器很受歡迎，例如softice。使用反匯編器進行反匯編。僅借助機器碼助記符讀取和理解已經(jīng)被編譯成原始機器碼的程序。此法對任何計算機程序都有效，但是相當耗時，特別是對于不熟悉機器碼的人。interactive disassembler是一個很受歡迎的反匯編工具。使用反編譯器進行反編譯。對只有機器碼或字節(jié)碼形式的程序，重建高級語言形式的源代碼。這種方法得到的源代碼結果不是唯一的。

1.2 逆向工程的研究與發(fā)展1980年始歐美國家許多學校及工業(yè)界開始注意逆向工程這塊領域。1990年初期包括臺灣在內，各國學術界團隊大量投入逆向工程的研究并發(fā)表成果。逆向工程的硬件最早是運用仿制加工設備，制作出來的成品品質粗糙。后來有接觸式掃瞄設備，運用探針接觸工件取得產(chǎn)品外型。再來進一步開發(fā)非接觸式設備，運用照相或激光技術，計算光線反射回來的時間取得距離。

逆向工程軟件部分品牌包括surfacer(imageware)、icem、copycad、rapid form等。逆向軟件的演進約略可區(qū)分為三個階段。十一年前在逆向工程上，只能運用catia等cad/cam高階曲面系統(tǒng)。市場后來發(fā)展出兩套主流產(chǎn)品約在七、八年前技術成熟，廣為業(yè)界引用。到最近四年來，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學邏輯運算，速度快。逆向工程在臺灣的發(fā)展軌跡持續(xù)在進行，工研院曾寫過一套逆向工程軟件，學術界不少研究團隊也將逆向工程領域作為研究主題，開發(fā)出具不同功能的系統(tǒng)軟件，但是最后這些軟件都沒有真正落實到產(chǎn)業(yè)界應用。工研院的團隊后來也結束逆向工程研究，轉而開發(fā)其它主題。原有的研發(fā)成果后繼無人，殊為可惜。1998年，newpower啟動了逆向工程的一些項目，要求是把客戶的現(xiàn)有源代碼轉變成設計，如果需要的話，進一步轉化成產(chǎn)品需求規(guī)約。這恰恰與類似于v模型的標準開發(fā)過程模型相逆。這樣一來，客戶就可以容易地維護他們的產(chǎn)品（需求，設計，源代碼等等），而不需要想以前那樣，每次改動產(chǎn)品都需要直接修改源代碼。

是指從實物上采集大量的三維坐標點，并由此建立該物體的幾何模型，進而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進技術。逆向工程與一般的設計制造過程相反，是先有實物后有模型。仿形加工就是一種典型的逆向工程應用。目前，逆向工程，逆向工程的應用已從單純的技巧性手工操作，發(fā)展到采用先進的計算機及測量設備，進行設計、分析、制造等活動，如獲取修模后的模具形狀、分析實物模型、基于現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新設計、快速仿形制造等。通俗說，從某種意義上說，逆向工程就是仿造。這里的前提是默認我們傳統(tǒng)的設計制造為“正向工程（當然，沒有這種說法）”。

軟件的逆向工程是分析程序，力圖在比源代碼更高抽象層次上建立程序的表示過程，逆向工程是設計的恢復過程。逆向工程工具可以從已存在的程序中抽取數(shù)據(jù)結構、體系結構和程序設計信息。

1.3 逆向工程系統(tǒng) 目前研究或應用中的系統(tǒng)可分以下幾類：

(1)針對具體應用開發(fā)的系統(tǒng)開發(fā)了一種針對機械零件識別的逆向工程系統(tǒng)，此系統(tǒng)只能識別由平面組成的零件。開發(fā)了基于微機的逆向工程系統(tǒng)主要用于仿制空軍部門淘汰的零件。(2)專用曲面擬合軟件系統(tǒng)曲面擬合是逆向工程的關鍵過程，開發(fā)了擬合3d激光掃描數(shù)據(jù)的軟件包，數(shù)據(jù)點被交互的劃分區(qū)域，擬合曲面輸入通用cad系統(tǒng)進行相交、延伸、過渡、建立完整的cad模型。此系統(tǒng)只處理標準的二次曲面。

(3)與商用cad系統(tǒng)的結合有些系統(tǒng)直接把數(shù)字化系統(tǒng)與商用cad系統(tǒng)結合，kwok開發(fā)的系統(tǒng)將cmm與autocad結合起來，每測一個點的坐標，自動轉化為iges格式，系統(tǒng)具有實時可視化功能。

(4)測量與擬合的集成

以上系統(tǒng)中數(shù)字化與曲面擬合是兩個分離的過程，為了提高測量精度，用擬合結果指導測量，減少測量數(shù)據(jù)，出現(xiàn)了測量與擬合的集成系統(tǒng)。liang-chia提出的集成系統(tǒng)，首先由用戶交互地劃分測量邊界，每個面片的測量中實時進行b2樣條曲面擬合，用擬合結果進行下一個測量點的位置預測，用實測值與預測值的誤差控制測量精度和擬合精度。(5)與快速原形制造的結合

縮短產(chǎn)品制造的周期是逆向工程的目的之一，近年來出現(xiàn)了數(shù)字化系統(tǒng)直接用子制造的逆向工程與快速制造的集成系統(tǒng)，jones c開發(fā)了由激光掃描結果產(chǎn)生螺旋線數(shù)控加工路徑的系統(tǒng)。

1.4 逆向工程的關鍵技術

當前使用的逆向工程系統(tǒng)存在以下不足之處：

(1)大多數(shù)系統(tǒng)是針對具體的應用而開發(fā)，數(shù)據(jù)處理往往針對特定的測量設備、測量對象，通用性差。

(2)曲面擬合系統(tǒng)大多是對于代數(shù)二次曲面，對自由曲面，特別是由大數(shù)據(jù)量散亂點擬合自由曲面，系統(tǒng)一般沒有此功能

(3)數(shù)據(jù)區(qū)域分割往往要交互操作，降低了cad建模的速度，自動化程度低；(4)系統(tǒng)集成化程度低，有些系統(tǒng)只側重與曲面的擬合，有些系統(tǒng)只側重于與特定制造技術的結合，系統(tǒng)只包含簡單幾何數(shù)據(jù)，不符合現(xiàn)代設計制造的并行思想。幾何建模是逆向工程的關鍵環(huán)節(jié)，同時也是影響逆向工程速度的瓶頸問題，因此，提高逆向工程幾何建模的自動化程度和通用性是目前逆向工程研究的一個重點方向。作者提出了一種逆向工程幾何建模自動化系統(tǒng)，具有體現(xiàn)設計意圖的特征建模的特點，數(shù)據(jù)點的組織方式不限，輸出的b-rep模型與現(xiàn)有商用cad系統(tǒng)完全兼容。系統(tǒng)的關鍵技術在于特征的自動提取、組合自由曲面的光滑連接。

提高系統(tǒng)的集成性，有些情況cad 模型并不是必需的，或者為了最快的制造產(chǎn)品，需要數(shù)字化系統(tǒng)與cmm 的直接結合；另外，有些產(chǎn)品(例如注塑模、注塑件的設計)需要多次進行cae 分析，由數(shù)據(jù)點直接產(chǎn)生cae 模型，可極大地提高產(chǎn)品的設計、分析過程，在上一節(jié)已有一些集成系統(tǒng)的應用實例，大多是根據(jù)具體情況的部分集成，邢淵提出了完整的逆向工程集成系統(tǒng)框架，具有cad、cae、cam 多個數(shù)據(jù)接口，采用了面向對象的集成方法。關鍵技術是通用、開放的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫結構。

三坐標測量可分為接觸式測量和非接觸式測量兩大類。接觸式測量方法通過傳感測量頭與樣件的接觸而記錄樣件表面的坐標位置，可以細分為點觸發(fā)式和連續(xù)式數(shù)據(jù)采集方法。對于航空航天、汽車等行業(yè)，大型樣件的測量一般可以選用接觸式測量，以滿足精度要求。因為，接觸式測量中的點觸發(fā)式測量可以通過人為規(guī)劃，使得在大曲率或曲率變化劇烈的區(qū)域獲得較多的測量點，而在相對平坦的區(qū)域則可以測量較少的點。結合造型方法，人工對被測物體進行區(qū)域規(guī)劃，測量對物體形狀起關鍵作用的特征線和曲線網(wǎng)格，數(shù)據(jù)點可以根據(jù)需要組織成模型重建軟件所需要的形式，然后根據(jù)特征線及曲線網(wǎng)格重建物體的cad模型，減少了數(shù)據(jù)處理的難度和工作量。其唯一的缺點是測量效率較低。

非接觸式測量方法主要是基于光學、聲學、磁學等領域中的基本原理，將一定的物理模擬量通過適當?shù)乃惴ㄞD化為樣件表面的坐標點。例如：聲納測量儀利用聲音遇到被測物體產(chǎn)生回聲的時間計算點與聲源間的距離；激光測距法是將激光束的飛行時間轉化為被測點與參考平面間的距離。非接觸式測量使測量效率得到了極大提高，某些光學測量機可以在數(shù)秒鐘內得到幾十萬個數(shù)據(jù)點，因而在測量過程中可以大大減少人工測量規(guī)劃，在整個樣件表面快速采集大量的密集點集。由于操作簡便，以激光測距法為代表的非接觸式測量技術近兩年來，發(fā)展迅速，應用普及面越來越廣。不過，非接觸測量獲得的海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量非常龐大，常有幾十萬、上百萬，甚至更多。必須配合較強功能的逆向軟件和高性能的計算機設備，才能順利使用。不過，將五年來，按照摩爾定律，計算機硬件的性能迅速提高，軟件技術也今非昔比，基于光學的非接觸式測量方法和三坐標測量設備在逆向工程中得到了更為廣泛的應用。在工程技術人員的一般概念中，產(chǎn)品設計過程是一個從設計到產(chǎn)品的過程，即設計人員首先在大腦中構思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術參數(shù)等，然后在詳細設計階段完成各類數(shù)據(jù)模型，最終將這個模型轉入到研發(fā)流程中，完成產(chǎn)品的整個設計研發(fā)周期。這樣的產(chǎn)品設計過程我們稱為“正向設計”過程。逆向工程產(chǎn)品設計可以認為是一個從產(chǎn)品到設計的過程。簡單地說，逆向工程產(chǎn)品設計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)