逆向工程中曲面设计的要点

逆向工程（Reverse Engineering）技术，是指利用一定的测量手段对实物表面进行测量，根据测量数据，通过三维几何建模方法重构实物CAD模型的过程。有时人们把逆向称为逆向设计、反求工程或反求设计，它相对于传统的设计方法“构思—图纸—产品”是一种逆向过程，及“产品—电子数据—创新构思—新产品”的创新设计过程。

逆向设计过程中，大量重要的工作是进行曲面设计及处理。逆向设计的过程可以看做是曲面设计的过程。逆向设计有时比正向设计更有挑战性。从某种意义上看，逆向设计也是一个重新设计的过程。在逆向设计一个产品前，设计者首先必须尽量理解原有模型的设计思路，对设计对象进行仔细分析，同时要注意以下一些要点。

（1）原对象是否有缺陷，如不完全对称、异常凹坑和突起等。这些缺陷可能要事先进行修复或者进行逆向设计时修复。

（2）确实设计的整体思路，对自己手中的模型进行分析。面对大批量的无序的点云数据，初次接触的设计者会感到无从下手，这需要考虑好先做什么，后做什么，用什么方法做。主要是将模型划分成几个特征区，得出设计的整体思路，并找到设计的难点，基本做到心中有数。

（3）确定模型的主体曲面。对于一个产品而言，主体曲面构成整个产品曲面最为重要的部分，即通常所说的大面。主体曲面一旦确定，整个产品的形状也就大体确定了。而关键曲面的光滑度是否合格，直接决定整个CAD模型是否合格。一些细节即使存在问题，也不影响模型。

（4）曲面重构是逆向设计的重点，对于不同形状的曲面类型，要选择相应的曲面模块。对于初等解析曲面件，如平面、圆锥面等则没有必要用自由曲面代替一张显然是平面或圆锥面的面。

（5）在确定基本曲面的控制线时，需要找出哪些和线可以用的；哪些点和线是一些细化特征的，需要在以后的设计过程中用的，而不是在总体设计中体现的。事实上一些圆柱、凸台等特征是在整体轮廓确定之后，测量实体模型并结合扫描数据生成的。同时页应该选择一些扫描质量较高的点或线，对其进行拟合。

（6）曲线的光顺性调节是非常重要的。由于测量过程中测量得到的是离散点数据，缺乏必要的特征信息，常常存在数字化误差，需要对其进行光顺处理。在逆向设计中，扫描或拟合得到的曲线一般很难保证其光顺性，为了构造一条光顺的插值曲线，需要修正原型值点顺序，利用软件的相关功能模块进行调整。设计的准则是曲率的极值点尽可能减少；相邻两极值点之间的曲率尽可能接近线性变化。

（7）由于逆向工程中曲面造型既要保证曲面质量，又要保证计算精度。因此除了对原始值点进行光顺处理之外，有时还要控制修改后的型值点同原始型值点的坐标偏差，该偏差不应太大。