逆向工程技术
逆向工程技术
1.2 逆向工程的定义
逆向工程（Reverse engineering，简称RE）,也称反 求工程、反向工程等。逆向工程起源于精密测量和质量检 测，是80年代发展起来的反向的产品设计思想，是消化 和吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，它 以已有的产品或技术为研究对象，将已存在的产品模型或 实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对 已存在的产品进行解剖、深化和再创造，是在已有设计基 础上的再设计。逆向工程是集测量技术、计算机软硬件技 术、现代产品设计与制造技术的综合应用技术[2] ，是设 计下游向设计上游反馈信息的回路 。
（1）由逆向工程中重构得到的模型和实物样件的误 差到底有多大。
（2）所建立的模型是否可以接受。 （3）根据模型制造的零件是否与数学模型相吻合。
1.3 逆向工程的应用领 域
1.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CAD模型，就 必须引入逆向工程技术。
1.与正向工程的区别
传统的产品开发流程是一种预定模式，即从市场需求 出发，分析产品的功能描述、规格及预定指标。然后再进 行概念设计、总体设计和零部件设计，制定工艺流程、设 计工装夹具，依据产品的设计蓝图完成加工制造。这种设 计方法称为正向设计或顺向设计。产品的逆向工程则与之 相反，它是从产品的实物样件出发，通过各种测绘技术和 几何造型技术将其转化成CAD 模型和图样，再制造产品。 它改变了CAD系统从图纸到实物的传统设计模式，为产品 的快速开发及原形化设计提供了一条新的途径。
逆向工程技术在制造业中的应用
逆向工程技术在制造业中的应用逆向工程技术是一个非常关键的技术，因为它可以用来分析和重现产品，使得制造商能够迅速生产出新产品或改进现有产品，加快产品开发的速度，节省生产成本。
在这篇文章中，我们将探讨逆向工程技术在制造业中的应用。
1. 逆向工程技术是什么逆向工程是指将产品进行反向分析和研究的过程，以了解产品的设计、材料和制造工艺。
逆向工程技术可以采用多种方法，包括三维扫描、计算机辅助设计和可视化技术等。
逆向工程技术还可以用于产品的再制造和维护，从而提高产品的寿命和性能水平。
2. 逆向工程技术在制造业中的应用逆向工程技术在制造业中有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域。
2.1. 产品设计和开发逆向工程技术可以用来分析并了解市场上现有产品的设计和性能，从而更好地确定产品的设计目标和开发方向。
逆向工程技术还可以帮助制造商减少产品的试错周期和制造成本，提高产品的质量和性能。
2.2. 制造工艺分析逆向工程技术可以用来分析并了解产品的制造工艺，包括材料的选择和加工工艺等。
通过分析产品制造过程和材料使用情况，制造商可以寻找提高效率和降低成本的机会，优化生产线和制造流程。
2.3. 零部件制造和再制造逆向工程技术可以用于制造和再制造零部件，将原产品的零部件重新制造或替换，改善产品的性能和寿命。
逆向工程技术还可以用于维护旧产品和废旧物品，在确保环境安全的前提下，将废弃物品重新利用起来。
3. 逆向工程技术的优势逆向工程技术在制造业中具有许多优势，以下是其中几个。
3.1. 提高效率和降低成本逆向工程技术可以帮助制造商更快地生产和改进产品，从而提高生产效率和降低制造成本。
逆向工程技术还可以帮助制造商更好地理解产品的设计和材料，从而精细制造，避免产品浪费。
3.2. 优化产品设计和开发逆向工程技术可以帮助制造商更好地了解现有产品的设计与使用情况，从而更好地优化产品的设计和开发方向。
逆向工程技术还可以帮助制造商寻找并发掘市场所需的产品，从而更好地开拓市场。
逆向工程技术概念
逆向工程技术概念
逆向工程技术指的是通过对已有产品、设备或软件进行分析、拆解和研究，以获取其设计、功能、结构或工作原理等相关信息的一种技术手段。
逆向工程技术主要涉及以下几个方面：
1. 软件逆向工程：通过对已有软件的反汇编、逆向编译和调试等技术手段，以还原软件的源代码或者了解其工作原理、算法等。
2. 硬件逆向工程：通过对硬件设备的拆解、分析和测试等技术手段，了解其内部结构、电路设计、信号传输等原理。
3. 数据逆向工程：通过对已有数据的分析和处理，以还原数据的原始格式、解密加密数据等。
4. 逆向工程在法律和商业方面的应用：逆向工程技术在软件、产品等领域的应用必须遵守相关法律法规，如遵循软件许可协议、知识产权保护等。
商业上逆向工程技术也可以用于竞争情报收集、产品改进等方面。
逆向工程技术的应用领域很广泛，包括软件开发、产品设计、安全研究、竞争分析等。
然而，逆向工程技术在一些情况下也可能被用于非法活动，如破解软件、盗取商业机密等，因此在使用逆向工程技术时需遵守相关法律和道德规范。
《逆向工程技术》课程标准
《逆向工程技术》课程标准一、课程简介逆向工程技术是一门融合了机械设计、测量技术、计算机技术、数据处理等多学科的综合性技术，广泛应用于制造、设计、测量等领域。
本课程旨在让学生了解逆向工程的基本概念、原理和方法，掌握逆向工程的实践技能，培养其在实际工作中运用逆向工程技术解决复杂问题的能力。
二、课程目标1. 掌握逆向工程的基本原理和方法，包括三维测量、数据处理、模型重构等；2. 学会使用逆向工程相关软件，如3D扫描仪、Geomagic、Imageware 等；3. 能够独立完成简单的逆向工程设计任务；4. 培养良好的团队协作和沟通能力，能够在实际工作中与其他专业人员有效配合。
三、教学内容1. 基础知识：介绍逆向工程的基本概念、原理和方法，包括三维测量技术、数据处理方法、模型重构技术等；2. 软件操作：学习使用逆向工程相关软件，如3D扫描仪、Geomagic、Imageware等，掌握软件的安装、使用方法和基本操作技巧；3. 实践操作：通过实际案例，让学生独立完成简单的逆向工程设计任务，包括数据采集、模型重构、后处理等；4. 综合应用：结合实际生产案例，培养学生运用逆向工程技术解决复杂问题的能力，提高其在实际工作中的应变能力和创新能力。
四、教学方法与手段1. 理论讲授与实践操作相结合：采用案例教学、互动教学等方式，让学生在学习过程中逐步掌握逆向工程的基本原理和方法，并能够熟练运用相关软件进行实践操作；2. 小组合作：将学生分成若干小组，通过实际案例的实践操作，培养学生的团队协作和沟通能力，提高其实践操作能力和解决问题的能力；3. 定期考核：通过定期的考核和评估，及时了解学生的学习情况，发现问题并及时调整教学策略，确保教学质量。
五、课程评估本课程的评估方法包括平时作业、实践操作、小组作品展示和期末考试等。
平时作业主要考察学生对逆向工程基本原理和方法的掌握情况；实践操作主要考察学生运用逆向工程相关软件进行实践操作的能力；小组作品展示则是让学生以小组为单位，展示实际案例的实践操作成果，考察学生的团队协作和沟通能力；期末考试则主要考察学生对本课程知识的综合运用能力。
逆向工程技术
被集成到逆向软件中
三、数据处理
2．多视对齐
Polyworks的IMAlign模块
三、数据处理
2．多视对齐
粘贴特征点
三、数据处理
3．数据光顺
在汽车、摩托车覆盖件的应用中，对表面的光顺性往往有很高的 要求，通常要求达到A级(Class A)曲面品质。
逆向工程技术
一、逆向工程技术概述
1. 概念
正向工程（或顺向工程） 逆向工程(Reverse Engineering)(也称反求工程、反向工程等)：将实物 转化为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术 的总称。
一、逆向工程技术概述
2. 应用领域
对产品外形有特殊美学要求的领域，为了方便产品的美学评价，需 要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型.
G0连续：位置连续，即曲面间没有缝隙，但可能有锐利边缘，不常用。
G1连续：切线连续，制作简单，成功率高，常用于小家电面的相交处。
G2连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是A级曲面的最低标准。
G3连续：曲率的变化率连续 G4连续：曲率变化率的变化率连续
反光效果完美，通常用于汽车设计
数据光顺：对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian) 滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波，在Imageware软件 中即提供了这三种滤波方式
二、数据获取
2. 测量设备
三坐标测量机(CMM)
悬臂式
桥式
便携式
龙门式
二、数据获取
2. 测量设备
非接触式扫描仪 德国：GOM公司的ATOS，Steinbichler公司的COMET 瑞士：FARO公司的激光扫描仪 韩国：SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪 美国：Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪，CGI公司的
逆向工程技术在软件开发中的应用
逆向工程技术在软件开发中的应用一、什么是逆向工程技术逆向工程技术是指对于已存在的、已经开发好的软件和硬件产品，通过分析它们的工作原理、结构和行为特征等来获取相关的信息，以便改进和开发新的相关产品的技术。
逆向工程技术是一种非常重要的技术手段，它在很多领域都有广泛的应用，甚至都与软件开发息息相关。
二、逆向工程技术在软件开发中的应用在软件开发中，逆向工程技术是一个非常重要的技术环节。
它可以帮助开发者更好地了解已经存在的软件产品的结构、设计、性能和特点，以便更好地进行改进和开发。
1、逆向工程技术可以用于破解软件保护。
软件保护：对于一些商业软件和网络应用程序，为了防止其被盗版或者非法复制，开发者通常会在软件中添加各种复杂的保护机制，比如加密、混淆、动态调用等等。
这些保护机制往往是非常有效的，在一定程度上能够防止软件被非法盗版和修改。
但是在逆向工程技术的帮助下，攻击者可以通过分析软件的工作原理和结构来破解这些保护机制，从而得到软件的完整源代码和其他相关信息。
通过破解软件保护，黑客可以获取软件的完整源代码，往往可以在此基础上进行二次开发，制作成自己的软件产品。
2、逆向工程技术可以用于分析恶意软件。
恶意软件是一种通过破坏和利用用户电脑及其数据来获取信息和牟取利益的软件，如病毒、木马、蠕虫等。
使用逆向工程技术分析恶意软件可以帮助研究者深入了解恶意软件的工作原理、特征和传播机制，找出其漏洞和弱点，以便更好地制定相应的防范和应对策略。
3、逆向工程技术可以用于源码阅读。
源码阅读是软件开发过程中的一个非常重要的环节，它可以帮助开发人员更好地理解以及掌握软件产品的设计思路和实现方式。
但是源代码往往是非常复杂、细节繁多的，对于普通的开发人员来说，如何更好地阅读源代码就成为了一项非常困难的任务。
使用逆向工程技术可以对软件的源代码进行重新组合和优化，使得源代码更加易读和易懂，便于学习和使用。
4、逆向工程技术可以提高软件开发效率。
逆向工程的技术应用
逆向工程的技术应用逆向工程是指通过对产品、设备或软件进行反向分析、研究和重构等手段，以获取其中的商业机密、技术特点和原理等信息的技术。
同时，逆向工程也可以用于改进、优化现有产品和技术，提高其竞争力和应用价值。
逆向工程技术的应用范围十分广泛，以下是其中几个常见的应用场景：一、产品复制和竞争模仿逆向工程技术可以实现对其他厂家的产品进行复制和竞争模仿。
通过对产品进行拆解和分析，可以明确其工作原理、技术特点和设计参数等信息，并通过对这些信息进行优化和改进，以开发出具有同样或更好性能的同类产品。
二、产品维修和改进对于一些老旧或停产的设备、机器和制造设备等，逆向工程技术可以帮助企业进行设备维修和改进。
通过分析设备的结构、工作原理和故障机理等信息，可以针对设备存在的问题进行改进和升级，以提高其使用寿命和工作效率。
三、软件破解和应用开发逆向工程技术还可以用于对软件进行破解和应用开发。
通过对软件进行分析与重构，可以破解软件的加密算法，并获得其中的源代码和算法等信息。
这些信息可以为软件的修改和开发提供参考，并帮助软件开发者更好地理解和利用软件系统。
四、成本优化和节约逆向工程技术可以帮助企业优化产品设计和制造工艺，从而降低产品的制造成本。
在产品研发和工艺过程中，逆向工程技术可以帮助企业更好地理解产品特点和生产过程，并针对其中的问题提出优化方案和改进措施。
逆向工程技术的应用场景具有很大的市场价值和应用前景。
但与此同时，逆向工程技术所涉及的知识产权、商业机密和个人隐私等问题也需要获得足够的关注和保护。
因此，在逆向工程技术的应用过程中，需要注意以下几个方面：一、尊重知识产权和商业机密逆向工程技术在一定程度上会侵犯其他人的知识产权和商业机密。
因此，在逆向工程技术的应用过程中，需要遵守法律法规和道德准则，尊重他人的知识产权和商业机密，不得进行盗取、侵犯、泄露等行为。
二、应用立足于合法逆向工程技术的应用必须立足于合法合规，不得违反法律法规和商业道德，以免给企业和社会带来不良影响和后果。
软件开发中的逆向工程技术
软件开发中的逆向工程技术在软件开发过程中，逆向工程技术一直是备受关注的话题。
这种技术旨在破解已有的软件，分析其代码结构以及功能实现，并且可以将其反向工程为源代码。
逆向工程技术的应用非常广泛，包括反盗版、软件保护、调试分析等等。
在本文中，我们将深入探讨逆向工程技术在软件开发中的应用。
1.逆向工程技术的基本概念逆向工程技术是指将现有的软件逆向分析，以便抽取更多的信息和技术知识。
逆向工程技术包含多种类型，其中最常见的是反汇编、反编译和反调试。
反汇编是将机器代码转化为汇编代码的过程，反编译是将机器代码转化为高级语言的过程，反调试则是指通过防御措施来防止调试软件。
2.逆向工程技术在软件保护中的应用逆向工程技术在软件保护中扮演者重要的角色。
通过反编译软件，破解者可以获取到软件的源代码，从而可以发现软件中的漏洞并修改其功能。
为了防止这种情况发生，软件开发者通常会使用加密和保护软件的方法，而逆向工程技术的应用也可以加强软件的保护。
3.逆向工程技术在软件开发中的应用逆向工程技术可以对软件进行分析和改进，从而提高软件的质量和性能。
通过反编译软件，开发者可以了解软件的框架和设计，从而可以更好地理解代码，并且可以为软件添加新的功能。
4.逆向工程技术的挑战尽管逆向工程技术有着广泛的应用前景，但在实践中，它也存在一些挑战。
例如，某些软件开发者使用了防御措施，从而使逆向工程变得更加困难。
同时，逆向工程技术本身也需要专业技能和实践经验，只有具有一定的专业知识和技能的人才能有效地使用该技术。
5.结论逆向工程技术在软件开发中具有广泛的应用前景，无论是在软件保护还是软件改进方面，其都可以为软件开发者提供帮助。
然而，要发挥该技术的作用，开发者需要具有专业知识和技能并且需要了解其挑战。
只有这样，才能在软件开发过程中充分发挥逆向工程技术的价值。
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韩国：SOLUTIONIX公司的REXCAN系列扫描仪
美国：Cyberware公司的人体三维彩色扫描仪，CGI公司的
层析断层测量机
国内测量设备的发展也十分迅速
10余家三坐标测量机厂家
非接触式：北京天远，深圳华朗，西安交通大学等
二、数据获取
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2. 测量设备
COMET 400 测量系统
G1连续：切线连续，制作简单，成功率高，常用于小家电面的相交处。
G2连续：曲率连续，视觉效果光滑流畅，是A级曲面的最低标准。
G3连续：曲率的变化率连续 G4连续：曲率变化率的变化率连续
反光效果Байду номын сангаас美，通常用于汽车设计
数据光顺：对点云进行滤波。常用的滤波算法有高斯(Gaussian) 滤波、平均(Averaging)滤波和中值(Median)滤波，在Imageware软件 中即提供了这三种滤波方式
一、逆向工程技术概述
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3. 技术流程
实物样品 数据获取
测量设备
数据处理
CAD模型重构
纸质技术文档 仿制改造产品
CAD/CAM系统 制造系统
快速成型 产品样件
模具 批量生产产品
二、数据获取
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1. 测量方法
数据测量方法
3D扫描仪
接触式
非接触式
触发式
连续式
光学式
非光学式
MRI CT
三坐标测量机 （CMM）
数据插补
数据精简
数据分割
三、数据处理
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1．噪点去除
噪点：测量误差点
直接识别：明显的异常点和散乱点 曲线检查法：用最小二乘法通过截面数据的首末点拟合曲线 角度判断法：检查点沿扫描线方向与前后两点形成的夹角是否小
于允许值。 弦高差方法：连接检查点前后两点，计算检查点到连线(弦)的距离
被集成到逆向软件中
四、模型重构
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1．曲面重构
1.2 曲面构造 由点云拟合均匀曲面
构造双向放样曲面
四、模型重构
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1．曲面重构
1.2 曲面构造 由边界曲线生成曲面
构造放样曲面
四、模型重构
1．曲面重构
1.2 曲面构造 由曲线网格构造曲面
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构造旋转曲面
艺术品、考古文物的修复与复制。艺术品和考古文物大多为手工制 品，具有复杂外形，对其精确的修复与复制可借助于逆向工程。
特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，需要建立 人体的几何模型。
因此，逆向工程技术可用于航空、航天、汽车、摩托车、模具工业及其 它行业，它是技术引进的一个重要手段。
抄数机
激结激干图
光构光涉像
三光测法分
角法距
析
法
法
法
超层
测 量 法
测 量 法
声 波 测 量
析 扫 描 法
法
二、数据获取
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2. 测量设备
三坐标测量机(CMM)
悬臂式
桥式
便携式
龙门式
二、数据获取
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2. 测量设备
非接触式扫描仪
德国：GOM公司的ATOS，Steinbichler公司的COMET
瑞士：FARO公司的激光扫描仪
由于学科发展水平的限制，产品设计需要通过试验测试才能定型的 工件模型。如汽车发动机气道、航空发动机的涡轮叶片、航空器的 外形等。
一、逆向工程技术概述
4
2. 应用领域
实物的外形是由自由曲面组成，正向设计方法难以满足精度要求，如 高尔夫球杆头部造型、鞋楦等。
一、逆向工程技术概述
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2. 应用领域
1
逆向工程技术
一、逆向工程技术概述
2
1. 概念
正向工程（或顺向工程）
逆向工程(Reverse Engineering)(也称反求工程、反向工程等)：将实物 转化为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术 的总称。
一、逆向工程技术概述
3
2. 应用领域
对产品外形有特殊美学要求的领域，为了方便产品的美学评价，需 要由造型设计师用油泥等材料制作真实尺寸模型.
圆 轮廓线
四、模型重构
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1．曲面重构
1.2 曲面构造 构造扫略曲面
发生线
路径1 路径2
1.3 曲面修改 调整曲面控制点
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四、模型重构
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测量范围：390×295mm 测量距离：820mm 每幅点云：450,000 测量精度：±0.1mm
扫描头
被测样件
控制器
计算机
二、数据获取
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3. 数据获取注意事项
合理选择测量设备 样件特点、精度要求、测量效率、设备成本等。
测量设备的标定 在设备搬运、环境变化或长期停用后，可能导致标定值偏移，故应重 新标定。
工具条
视 图 区
菜单条
状态栏
示例点云 滚动条
四、模型重构
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1．曲面重构
1.1 点云处理
点云精简 点云光顺
点云显示
四、模型重构
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1．曲面重构
1.1 点云处理 点云分割
点云的圈选
沿任一方向截取点云
四、模型重构
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1．曲面重构
1.1 点云处理
沿某一轴线方向的系列平面截取点云
沿一条曲线的系列平面截取点云
原始点云
平均精简
按距离精简
按弦偏差精简
三、数据处理
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6．数据分割
多个自由曲面 被测样件 多个规则曲面 分割 单个的曲面或平面点云
多个平面
整体曲面模型 拼接、缝合 合理的方法构造曲面片
三角面片模型 厚度
STL格式
快速成型机
四、模型重构
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曲面重构
实体模型
1．曲面重构
Imageware：点处理模块、曲面处理模块和评价模块。
数据光顺 —— 点云精度
三、数据处理
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4．数据插补
样件复杂结构 测量机的限制
无法测到的区域（凹边、孔、突起、拐角等处） 数据“空白”
可用Polyworks软件的IMEdit模块来实现数据插补。
原始点云
完成插补后的点云
三、数据处理
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5．数据精简
采用非接触式测量仪对大型样件进 行测量时，会得到海量点云。
环境控制 振动、温度、光线等。
被测件预处理 孔、槽、凹边的填充、表面喷涂着色、粘贴特征点。
三、数据处理
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采用非接触方法获取的数据通常非常庞大，被称作点云（Point
Clouds）。为了获得完整、准确的数据，需要在模型重建前进行数
据处理。
数据获取
噪点去除
是否进行多次测量 否
是 多视对齐
数据光顺
三、数据处理
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2．多视对齐
Polyworks的IMAlign模块
三、数据处理
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2．多视对齐
粘贴特征点
三、数据处理
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3．数据光顺
在汽车、摩托车覆盖件的应用中，对表面的光顺性往往有很高的 要求，通常要求达到A级(Class A)曲面品质。 G0连续：位置连续，即曲面间没有缝隙，但可能有锐利边缘，不常用。