逆向工程头盔的制作教学案例
幼儿园自制玩教具方案——百变头盔
幼儿园自制玩教具方案——百变头盔一、发展目标1.感受材料的形状、光滑程度与平衡的关系，引导幼儿寻找过桥方法，提升幼儿平衡能力。
2.感受负重走、跑的乐趣，锻炼手部和腿部大肌肉。
3.感受投掷与投篮的高低、距离以及手臂的力量之间的关系，锻炼幼儿手眼协调能力。
4.探索不同的跳法，提高跳的能力，发展幼儿体能。
5.大胆攀岩，探索在光滑面进行攀岩的方法，提高幼儿攀爬和自我保护的能力。
二、制作材料头盔、可伸拉铁管支架、粗线绳、钢管、膨胀丝、栏杆、皮筋、沙包。
三、制作方法废旧头盔坚硬、结实、耐用、安全性高，幼儿可以在上面走、坐，利用它攀爬、投掷，同时它与其它材料组合方便、灵活、变化多，能够满足幼儿各种运动需求，对于幼儿体能提升有非常大的帮助，是其他材料不可替代的。
玩教具“百变头盔”，希望通过头盔的不同造型变化，引导幼儿在玩的过程中，提升走、跑、跳、攀爬、投掷、平衡等综合能力。
“百变头盔”由荡桥、投掷器、抬花轿、攀爬拓展、跳跳乐五部分组成。
设计考虑到幼儿的年龄特点，创造出不同的玩法和难度，以适应3-6岁的幼儿同时游戏，提高幼儿参与活动的主动性，有利于幼儿身心健康发展。
1.荡桥可伸拉铁管支架：长2M、宽85CM。
粗线绳横穿过头盔：长1.2M。
荡桥架利用粗、细不同的钢管，设计成可伸拉、可拆卸，方便收纳的同时，也为幼儿提供了自己动手安装荡桥的机会。
2.投掷器高型投掷器：高度为1.4M和1.6M中型投掷器：高度为1M和1.2M小型投掷器：高度为60CM和80CM把头盔固定在不同高度的支架上，即可形成不同高低的投掷器。
既能满足大、中、小三个年龄段幼儿的游戏需求，也为同年龄阶段能力强的幼儿提供了挑战机会。
3.抬花轿在长度为90CM的两根钢管的两侧，分别固定两根长度为60CM的粗线绳，中间再系一个头盔即可完成制作。
4.攀岩用膨胀丝将头盔固定在墙上，头盔距离为10CM-60CM不等。
5.跳跳乐用长度为1.5M的粗线绳，每隔一段距离按放一个头盔，或者按照一定的形状进行组合。
第1章 逆向工程技术概述
多项扩散型：扩展功能法、系统搜索法、分解组
合法
集思广益型：畅谈集智法、默写集智法、函询集
智法
4、产品设计逆向工程的两种方式
一是由设计师、美工师事先设计好产品的油泥或木 制模型，由坐标测量机将模型的数据扫入，再建立 计算机模型。 二是针对已有产品的实物零件，通常是国内外一些 最新的设计产品，这种产品逆向设计方法也就是仿 制。
第1章 逆向工程技术概述
1.1 逆向工程的定义 1.2 逆向工程的工作流程 1.3 逆向工程系统的组成
1.4 逆向工程与产品创新
1.5 逆向工程常用软件介绍
1.1 逆向工程的定义 1、传统正向设计方法－过程
需求 分析 概念 设计 可行性 分析？ No 详细 设计 样机试制 工艺 规划 初步 设计
1.6 逆向工程常用软件介绍
2、Geomagic Studio软件：
• • • • • 主要功能有： 自动将点云数据转换为多边形（Polygons） 快速减少多边形数目（Decimate） 把多边形转换为NURBS曲面 曲面分析（公差分析等） 输出与CAD/CAM/CAE匹配的文件格式
1.6 逆向工程常用软件介绍
技术和产品制造技术的总称。
实物 模型
形状数字 化测量
CAD模型 重建
CAE分析 快速原型
工艺规划 制造
是从实物到数字模型，再到产品 （实物）的演化过程
1.2 逆向工程的应用
设计物理模型到数字模型的转换
引进技术的吸收消化和再创新
试验模型转换成数字模型
艺术品、文物复制
医学应用（骨头、关节、牙齿、假肢）
服装、鞋子、头盔、首饰的定制
复杂型面制造质量的检测
逆向工程与设计的应用案例
逆向工程
模型重构技术
二、实物模型数据的获取
•数字化测量是逆向工程的基础，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价、改 进和制造。数据的测量质量直接影响最终模型的质量。
接触式测量
接触式测量设备根据测头类型分为力触发式和连续扫描式两种类型。 (1)触发式数据测量方法 •触发式测量是利用触发探头与物体接触的测量。 (2)扫描式数据测量方法
逆向工程的应用领域
医学领域 CT扫描可以精确扫描人体器官的信息,能够很好的得到人体器官的CAD 模型。在此基础上,可以根据个人的某个部位(比如大腿、脊柱),通过3D 扫描后制造出外骨架三维数字模型。这为患者可以进行个人定制医疗设 备,也为内部组织器官医治提供了辅助手段。这将开辟一个全新的领域, 吏好的为人类个性化服务。 在产品外形的美学有特别要求的领域， 为方便评价其美学效果，设计师广泛利用油泥、黏土或木头等材料进行 快速且大量的模型制作，将所要表达的意图以实体的方式呈现出来，而 不是采用计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法。此时如何根据造 型师制作出来的模型，快速建立三维模型，就必须引入逆向工程技术。
非接触式测量
非接触式测量方法是由光学原理、电磁学原理、声学原理共同发展起 来的测量方法,利用光学原理的测量设备是目前应用比较成熟和广泛的。 常见的光学测量方法的工作原理有激光三角法、结构光测距法等。结构 光法是把一定形式的光源投影到被测物体表面,因为被测物体表面高度的 限制,光栅影线发生变形,利用两个镜头获得不同角度的图像,再通过解调 变形光栅影线,就可以得到被测物体表面的整体三维坐标。
一、逆向工程的概述
逆向工程是复杂而综合性较强的系统工程
和传统设 计方法的 比较
逆向工程 的分类
逆向工程的 定义 逆向工程的概 述
逆向工程案例
逆向工程案例逆向工程是指通过对产品的分析、研究和测试，找出产品的设计原理和制造工艺，以便进行仿制或改进的一种技术手段。
逆向工程可以帮助企业了解竞争对手的产品设计和制造工艺，为产品的改进和创新提供参考。
下面我们将介绍一个逆向工程的案例，以便更好地理解这一技术的应用。
某公司生产的一款家用电器产品在市场上表现不佳，销量低迷，用户反馈也不太好。
为了寻求突破，该公司决定对竞争对手的同类产品进行逆向工程分析，以期找到产品的设计和制造方面的不足之处，并进行改进。
首先，公司采购了竞争对手的同类产品，并进行了详细的解剖和分析。
通过拆解产品，他们了解了产品的内部结构和各个零部件的制造工艺。
通过对电路板、传感器、电机等关键部件的分析，他们发现了竞争对手产品在节能、性能稳定性和耐用度方面存在一些不足之处。
接下来，公司组织了一支由工程师和技术人员组成的团队，对产品的设计和制造工艺进行了深入研究。
他们发现竞争对手产品的电路设计存在一些缺陷，导致产品在长时间使用后容易出现故障；另外，产品的外壳材料选择不当，导致产品外观不够美观，也容易受到外部环境的影响。
在对竞争对手产品进行逆向工程分析的基础上，该公司开始进行产品改进。
首先，他们对产品的电路设计进行了优化，增加了过载保护和短路保护功能，提高了产品的稳定性和安全性。
其次，他们选择了更加耐磨、耐高温的外壳材料，提高了产品的耐用度和美观度。
经过一段时间的改进和测试，该公司最终推出了改进后的新产品，并进行了市场推广。
新产品在性能和外观上得到了显著提升，得到了消费者的一致好评，销量也大幅提升。
通过逆向工程分析竞争对手产品，该公司成功地找到了产品的不足之处，并进行了有效的改进，取得了良好的市场反响。
通过这个案例，我们可以看到逆向工程在产品改进和创新中的重要作用。
逆向工程不仅可以帮助企业了解竞争对手的产品设计和制造工艺，还可以为企业提供改进和创新的思路。
因此，逆向工程是企业在面对激烈市场竞争时的重要技术手段之一，对于产品的质量提升和市场竞争力的增强具有重要意义。
逆向工程案例
逆向工程案例逆向工程是指通过对产品的分析、研究和测试，以了解其制造工艺、材料和设计原理的一种技术手段。
逆向工程的目的是为了获取产品的设计信息、技术参数和工艺流程，以便对其进行改进、仿制或再设计。
下面我们将介绍一个逆向工程的案例，以便更好地理解这一技术的应用和意义。
在某汽车制造公司，他们需要对竞争对手的新款汽车进行逆向工程分析，以便了解其先进的设计理念和技术特点。
首先，他们从市场上购买了对手的汽车，并进行了详细的解剖和分析。
通过拆解汽车的各个部件，他们逐步了解了对手汽车的整体结构和各个零部件的设计特点。
同时，他们还使用了3D扫描仪和计算机辅助设计软件，对汽车的外形和内部结构进行了数字化建模和分析。
在逆向工程的过程中，他们发现了对手汽车的一些先进设计和制造技术。
例如，对手汽车采用了新型的轻量化材料，使汽车整体重量更轻、性能更优越。
另外，对手汽车的发动机和传动系统采用了先进的动力总成技术，使汽车的燃油经济性和动力性能得到了显著提升。
此外，对手汽车的车身结构和悬挂系统也采用了一些新颖的设计理念，使汽车的操控性和安全性得到了提升。
通过逆向工程分析，该汽车制造公司不仅了解了对手汽车的先进技术和设计理念，还为自己的产品研发和设计提供了有益的启示。
他们在新款汽车的设计和制造过程中，借鉴了对手汽车的一些先进技术和设计理念，使自己的产品在性能、质量和安全性方面得到了显著提升。
同时，他们还将逆向工程的成果应用到了其他产品的研发和设计中，取得了良好的经济效益和社会效益。
通过这个案例，我们可以看到逆向工程在产品研发和设计中的重要作用。
通过对竞争对手产品的逆向分析，我们可以了解其先进的技术和设计理念，为自己的产品研发和设计提供有益的参考和启示。
同时，逆向工程还可以帮助我们发现产品的潜在问题和改进空间，为产品的质量和性能提升提供有力支持。
因此，逆向工程在现代工程技术中具有重要的应用前景和发展空间。
逆向工程案例
逆向工程案例逆向工程是指利用科学技术手段对产品进行分析、研究，以了解其工作原理和结构特征的过程。
逆向工程可以帮助我们更好地理解产品的设计思路和制造工艺，对产品的改进和创新起到重要作用。
下面，我们将通过一个实际案例来介绍逆向工程的具体应用。
某公司生产的一款家用电器产品在市场上备受欢迎，但是在生产过程中出现了一些质量问题，导致产品的性能和稳定性不尽如人意。
为了解决这一问题，公司决定对该产品进行逆向工程分析。
首先，工程师团队对产品的外观进行了详细的观察和测量，以获取产品的结构特征和尺寸参数。
然后，他们利用CAD软件对产品进行了三维建模，还原了产品的设计图纸和零部件结构。
通过这一步骤，工程师们对产品的整体结构有了清晰的认识，为进一步分析奠定了基础。
接下来，工程师们对产品的关键部件进行了拆解和测试。
他们利用各种仪器设备对电路板、传感器、马达等部件进行了逐一分析，了解了各个部件的工作原理和性能参数。
通过这一步骤，工程师们找到了产品质量问题的根源，并确定了改进的方向。
在获得了足够的数据和信息后，工程师团队开始了产品的重新设计和优化。
他们针对产品的质量问题，对关键部件进行了改进和调整，优化了产品的结构和性能。
经过一段时间的努力，工程师们成功地解决了产品的质量问题，并且在原有基础上进行了一定的改进和创新，使产品性能得到了进一步提升。
最终，经过逆向工程分析和优化改进，该公司的产品质量得到了显著提升，受到了市场和消费者的一致好评。
逆向工程的应用不仅帮助公司解决了质量问题，还为产品的创新和改进提供了重要的技术支持。
通过这个案例，我们可以看到逆向工程在产品设计和制造中的重要作用。
它不仅可以帮助我们了解产品的结构和工作原理，还可以为产品的改进和创新提供技术支持。
逆向工程是一项强大的工具，它的应用范围非常广泛，对于提高产品质量和技术创新具有重要意义。
总的来说，逆向工程是一项非常有价值的技术手段，它可以帮助企业解决产品质量问题，提高产品竞争力，实现技术创新。
逆向工程技术课程设计
逆向工程技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解逆向工程技术的概念、原理及应用范围。
2. 学生能够掌握逆向工程技术的基本流程，包括数据采集、数据处理、模型重建等。
3. 学生能够了解逆向工程技术在产品设计、制造和维护中的应用案例。
技能目标：1. 学生能够运用三维扫描设备进行实物数据采集，并处理扫描数据。
2. 学生能够使用逆向工程软件进行点云处理、曲面重构，完成产品模型的重建。
3. 学生能够运用所学知识解决实际逆向工程问题，具备一定的创新设计和改进能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到逆向工程技术在现代制造业中的重要性，增强对新技术的学习兴趣。
2. 学生在团队合作中，学会沟通、协作，培养解决问题的能力和工程素养。
3. 学生能够关注逆向工程技术在知识产权、环境保护等方面的伦理问题，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为工程技术类课程，旨在培养学生的实践操作能力、创新设计能力和工程素养。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，对新技术有浓厚兴趣，喜欢动手实践，但可能缺乏实际工程经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践和创新能力培养。
通过本课程的学习，使学生能够掌握逆向工程技术的基本知识和技能，为今后的学习和工作打下基础。
教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的主观能动性。
最终实现课程目标的分解和具体学习成果的达成，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 逆向工程技术概述- 了解逆向工程的概念、发展历程及应用领域。
- 理解逆向工程与正向工程的区别和联系。
2. 逆向工程技术的原理与设备- 掌握三维扫描仪、坐标测量机等数据采集设备的工作原理和操作方法。
- 了解各类扫描设备的技术参数及适用范围。
3. 逆向工程数据处理- 学习点云数据的预处理方法，如滤波、降噪等。
- 掌握曲面重建技术，如NURBS曲面、网格生成等。
4. 逆向工程软件应用- 学习使用主流逆向工程软件进行点云处理、曲面重构和模型生成。
逆向工程案例
逆向工程案例逆向工程是指通过对已有产品、设备或系统进行分析、测试和研究，以得出其设计原理、技术要素和制造工艺的一种方法。
逆向工程可以帮助企业了解竞争对手的产品技术，并快速开发出具有竞争力的产品。
下面是一个逆向工程的案例。
某公司是一家生产手机的企业，近几年市场份额逐渐下滑，急需开发出新产品来提振销售业绩。
公司决定通过逆向工程来研究竞争对手的手机，以获取对手的设计原理和制造工艺，并进一步优化自己的产品。
首先，公司购买了竞争对手的手机，并使用常见的测试工具对其进行了分析。
通过测试工具，公司得到了手机的硬件配置、处理器型号、内存和存储容量等关键信息。
同时，公司还使用了X光仪器对手机进行了透视，以进一步了解手机内部结构和电路连接方式。
接下来，公司对竞争对手的手机进行了解构和反向组装。
在解构过程中，工程师们仔细研究了手机的外壳结构和内部构造，并进行了详细记录。
在反向组装过程中，工程师们通过对手机组件和连接线路的分析，了解了手机的组装顺序和工艺。
同时，工程师们还将手机的电路板进行了拆卸，并使用显微镜对其进行了仔细观察和研究。
通过以上步骤，公司成功地了解了竞争对手手机的设计原理和制造工艺。
在进一步的研究中，公司发现竞争对手手机的关键技术主要集中在摄像头和屏幕显示技术上。
为了提升自己手机的竞争力，公司决定在这两个方面进行技术创新。
首先，公司聘请了专业的摄像头工程师团队，研发了一款新型的手机摄像头。
新摄像头具有更高的像素和更先进的图像处理技术，能够拍摄更清晰、更真实的照片和视频。
其次，公司与一家电子显示技术公司合作，引进了最新的显示技术。
新手机的屏幕不仅分辨率更高，而且还支持更广色域和更高的对比度，使用户能够享受更优质的视觉体验。
最终，公司成功地开发出了一款全新的手机产品，并在市场上取得了很大的成功。
通过逆向工程的研究，公司不仅了解了竞争对手手机的技术，而且还成功地将这些技术转化为自己的产品优势，提升了市场竞争力。
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3、目前的CAD/CAM/CAE软件仍无法以参数化的方式构 建曲面CAD模型，因此在修改、变动曲面时，相邻的曲面 也需要修改。
第二章 逆向工程系统
1、 逆向工程测量系统 2、数据处理系统 3、模型重建系统 4、产品制造系统
1、新产品设计，主要用于产品的改型或新型设计。 2、在对产品外形的美学有特别要求的领域。 3、在设计需要通过实验测试才能定型的产品模型。 4、已有零件的复制，再现原产品的设计意图。 5、损坏或磨损零件的还原。 6、代替难用基本几何来表达的产品。 7、数字化模型的检测。
1-4 逆向工程的局限性
逆向工程最突出的问题是客观模型与CAD模型之间的造 型误差。 影响误差的原因可分为以下4个主要因素。 1、从测量设备来说，不管是接触式还是非接触式的，测 量设备都会有一定的误差。
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
非接触式设备是利用某种与物体表面发生相互作用的 物理现象，如声、光、电磁等，来获取物体表面的三维 坐标信息。其中以应用光学原理发展气流的测量方法应 用最为广泛。
随着“光机电一体化”技术的发展，结合了计算机 、流。
根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体 表面三维数据的获取方法基本上可以分为两大类：即接 触式和非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触 发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学 式和非光学式。
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量： 在接触式测量方法中，三坐标测量机是应用最
为广泛的一种测量设备。测量时可根据实物的特 征和测量的要求选择侧头及其方向，确定测量点 数及其分布，然后确定测量路径。
本课程内容
1、 逆向工程概述 2、 逆向工程系统 3、 Imageware 逆向工程设计 4、 UG 逆向工程设计
课程总学时36学时，其中： 课堂教学18学时， 教学实践：18学时， （实验）2学时， （上机）16学时。
第一章 逆向工程概述
1、 产品的开发、制造流程 2、逆向工程的含义 3、逆向工程的应用 4、逆向工程的局限性
2-1 逆向工程测量系统
一、概述： 数据测量，又称产品表面数字化，是指通过
特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状 转换成离散的几何点坐标数据，在此基础上，就 可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。
2-1 逆向工程测量系统
目前用来采集物体表面数据的测量设备和方 法多种多样，其原理也各不相同。
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量：
1、三坐标测量机的组成
主机机械系统 侧头系统 电气控制系统 数据处理软件系统
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量：
2、三坐标测量机的原理
将被测物体置于三坐标测量机的工作台上，通过手动或自动对物 体进行逐点检测，将物体测量点的坐标位置经计算机处理成被测物 体的几何尺寸和空间的的相互位置关系。
1-2 逆向工程的含义
设计、操作人员、测量系统
逆向工程流程
样件 初始数据获取
逆向设计
设计人员、 CAD/CAM系统
数字化模型
逆向设计
操作人员、 NC机床
模型物化
逆向设计
成品
逆向设计
1-2 逆向工程的含义
逆向工程流程
1-2 逆向工程的含义
逆向工程流程
1-2 逆向工程的含义
逆向工程流程
1-3 逆向工程的应用
2、CAD曲面重建会有误差。 3、在产品加工中会产生误差，因为加工是从参数模型到 实际模型的又一次近似。
4、从采集点数据到加工成品的过程中有不同的操作者和 设计人员参与，在整个产品的设计制造过程中会产生人员 的主观误差。
1-4 逆向工程的局限性
逆向工程其他的局限性还有：
1、如何从点数据资料进行分割曲面和规划曲面，需要工 程技术人员的判断，无法参数化，或以数值量化；
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量：
3、三坐标测量机的使用步骤
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量：
4、三坐标测量机的分类
根据测量机上测头安置的方位 垂直式 水平式 便携式
2-1 逆向工程测量系统
二、接触式测量：
5、接触式三坐标测量机的优缺点 缺点： （1）测量速度较慢。 （2）测量探头容易磨损。 （3）操作不当，会损坏工件表面或测量机。 （4）对一些小尺寸的内部结构测量存在着局限性。 （5）需要做测头补正动作。 （6）测头一定时，由于惯性造成测量误差。
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
2、三维激光扫描机的工作原理
根据入射光的不同，以三角法为原理的测量方法可分为点光测量 、线光测量和面光测量三种. （1）点光源测量法。
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
2、三维激光扫描机的工作原理
根据入射光的不同，以三角法为原理的测量方法可分为点光测量 、线光测量和面光测量三种. （2）线光源测量法。
1-1 产品的开发、制造流程
产品设计开发的发展过程： 1、手工设计 2、计算机辅助二维设计 3、计算机辅助三维设计 4、集成辅助设计系统（CAD/CAM/CAE）
1-2 逆向工程的含义
逆向工程与正向工程设计完全相反，逆向工 程技术是根据已经存在的产品或模型，用一定的 测量设备对实物或模型进行测量，获得三维轮廓 点数据，再根据测量得到的数据通过三维几何建 模的方法重新构建实物的CAD模型，反向推出 产品的设计数据的过程。
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
1、三维激光扫描机的组成
光源发生器 CCD图像采集系统 扫描测试平台 数据处理系统
2-1 逆向工程测量系统
三、非接触式测量：
2、三维激光扫描机的工作原理
利用光源与光敏元件之间的位置和角度关系来计算零 件表面点的坐标数据。其基本原理是：利用具有规则几 何形状的激光，投影到被测量表面，形成的漫光反射光 点（光带）的图像，被安置于某一空间位置的图像传感 器吸收，根据光点（光带）在物体上成像的偏移，通过 被测物体基平面、像点、像距等之间的关系，按三角几 何原理即可测量出被测物体的空间坐标。