逆向設計專(zhuān)題(三):逆向設計的應用范圍
魔猴君 知識堂 2081天前
結合快速發(fā)(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(chē)、工業(yè)(yè)制造、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域得到了較快的發(fā)(fā)展和應用,集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1) 新產(chǎn)品研發(fā)(fā)
企業(yè)(yè)為了適應競爭需要不斷完善自己的產(chǎn)品,并將工業(yè)(yè)美學(xué)設計逐漸納入創(chuàng )(chuàng)新設計的范疇,使產(chǎn)品朝著(zhù)美觀(guān)化、藝術(shù)化的方向發(fā)(fā)展。在汽車(chē)、飛機等產(chǎn)品的外形設計中,首先由工業(yè)(yè)設計師使用油泥、木?;蚺菽芰獻齔僧a(chǎn)品的比例模型,易于從審美角度評價(jià)并確定產(chǎn)品的外形,然后通過(guò)逆向工程技術(shù)將其轉化為CAD模型,進(jìn)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)(yōu)勢,還能適應智能化、集成化的產(chǎn)品設計制造過(guò)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(jìn)行數(shù)據測量和數(shù)據處理,重建與實(shí)物相符的CAD模型,并在此基礎上進(jìn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的仿制和改進(jìn)。這是常見(jiàn)的產(chǎn)品設計方法,也是消化、吸收國內外先進(jìn)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(chē)、家用電器、玩具等產(chǎn)品外形的修復、改造和創(chuàng )(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(jìn)行自主設計開(kāi)發(fā)(fā),或從表面數(shù)據中獲取特征信息對其進(jìn)行面貌恢復以及其結構設計的推算,或對產(chǎn)品的局部區(qū)域進(jìn)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(gè)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(jìn)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(shí)物零件為對象,逆向反求其幾何CAD模型,并在此基礎上進(jìn)行模具設計。
(5) 文物的保護和監(jiān)測
大型的戶(hù)外文物常年風(fēng)吹日曬,容易發(fā)(fā)生風(fēng)化而遭破壞。利用逆向設計技術(shù)定期對其進(jìn)行測量掃描,把表面數(shù)據輸人計算機進(jìn)行模型重構,通過(guò)兩次模型的比較,找出風(fēng)化破壞點(diǎn),從而制定相應的保護措施,或者進(jìn)行相應的修復,使其保持原樣。
(6) 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應用結合
CT、MRI等先進(jìn)的醫(yī)學(xué)技術(shù),逆向設計可以根據人體骨骼和關(guān)節(jié)的形狀進(jìn)行假體的設計和制造。通過(guò)對人體表面輪廓測量所獲得的數(shù)據,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(lǐng)域中宇航服裝的制造等。逆向設計方法結合3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)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(shí)物零件轉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(jìn)行模擬仿真分析,評估其性能指標,是逆向工程的一個(gè)新的發(fā)(fā)展方向。對于加工后的零部件,進(jìn)行掃描測量,利用逆向設計中的曲面重構技術(shù)構造CAD模型,將該模型與原始設計的幾何模型在計算機上進(jìn)行數(shù)據比較,可以檢測制造誤差,提高檢測精度。另外,借助工業(yè)(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)(fā)現(xiàn)、定位物體的內部缺陷,從而作為工業(yè)(yè)產(chǎn)品無(wú)損探傷的重要手段。