第八章反求工程与创新设计
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机械创新设计 第六章 反求工程与创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 我国广州至深圳的高速列车就是引入日本子弹头机车的技 术后，对其进行分析研究，通过反求设计，进行局部的改进与 创新。2007年的运行过程中，列车时速已经达到250km/h，广 州至深圳的运行时间仅为45min。 佳木斯联合收割机厂，通过引进美国约翰迪尔的联合收割 机技术，经过反求研究，消化吸收，生产出我国自己的大型联 合收割机，结束了我国大型联合收割机全部依靠进口的历史。
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与
评价等。
造型设计，如3D动画影片的制作、3D游戏建模、多媒体
虚拟实境、广告动画等。
三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、
鉴定与复制
7
机械创新设计—反求工程及创新设计
鞋楦的扫描和反求
复杂曲面的反求
汽车造型的扫描和反求 8
机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的分类 按产品的制造过程分 设计反求建立产品的CAD模型。 工艺反求产品所使用的材料、产品的加工工艺(制造工 艺、装配工艺)。 管理反求产品制造过程管理和质量控制。 按反求的目标分 实物反求建立产品的CAD模型。 技术资料反求加工的工艺规范、技术文档、质量管理 等。 影像反求影视画面。
9
机械创新设计—反求工程及创新设计
机械创新设计—反求工程及创新设计
第六章 反求工程及创新设计
1
机械创新设计—反求工程及创新设计
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
创新概论 创新思维与创造原理 原理方案的创新设计 机构的创新设计 机械结构的创新设计 反求工程及创新设计 TRIZ理论与创新设计 仿生原理与创新设计 机械创新设计实例
机械创新设计—反求工程及创新设计
案例 我国广州至深圳的高速列车就是引入日本子弹头机车的技 术后，对其进行分析研究，通过反求设计，进行局部的改进与 创新。2007年的运行过程中，列车时速已经达到250km/h，广 州至深圳的运行时间仅为45min。 佳木斯联合收割机厂，通过引进美国约翰迪尔的联合收割 机技术，经过反求研究，消化吸收，生产出我国自己的大型联 合收割机，结束了我国大型联合收割机全部依靠进口的历史。
医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与
评价等。
造型设计，如3D动画影片的制作、3D游戏建模、多媒体
虚拟实境、广告动画等。
三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、
鉴定与复制
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机械创新设计—反求工程及创新设计
鞋楦的扫描和反求
复杂曲面的反求
汽车造型的扫描和反求 8
机械创新设计—反求工程及创新设计
反求工程的分类 按产品的制造过程分 设计反求建立产品的CAD模型。 工艺反求产品所使用的材料、产品的加工工艺(制造工 艺、装配工艺)。 管理反求产品制造过程管理和质量控制。 按反求的目标分 实物反求建立产品的CAD模型。 技术资料反求加工的工艺规范、技术文档、质量管理 等。 影像反求影视画面。
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机械创新设计—反求工程及创新设计
机械创新设计—反求工程及创新设计
第六章 反求工程及创新设计
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机械创新设计—反求工程及创新设计
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
创新概论 创新思维与创造原理 原理方案的创新设计 机构的创新设计 机械结构的创新设计 反求工程及创新设计 TRIZ理论与创新设计 仿生原理与创新设计 机械创新设计实例
机械创新的设计大作业
上午1时45分 12
反求工程（逆向工程）四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等 测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。 第二步: 从测量数据中提取零件原形的几何特征 按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几 何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具 有的设计与加工特征。
上午1时45分 22
应用领域
(1) 新零件的设计，主要用于产品的改型
(2) 已有零件的复制，再现原产品的设计 (3) 损坏或磨损零件的还原。 (4) 数字化模型的检测，例如检验产品的 变形分析、焊接质量等，以及进行模型 的比较。
上午1时45分
23
应用领域
民用领域 三维彩色数字摄影、三维型面检测 人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字 雕塑、三维面容识别 医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸 的模拟与评价 三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档 案的管理、鉴定与复制 三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游戏 中三维模型的输入与建立 公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字 化
楦头
鞋底
上午1时45分
33
医学
Hand
上午1时45分
Hand-bone
34
Head
上午1时45分
Teeth
35
反求工程常用软件
美国Imageware 公司产品Surfacer7.1、英国 DelCAM公司产品 CopyCAD、英国MDTV公司的 STRIM and Surface Reconstruction、在一 些流行的CAD/CAM集成系统中也开始集成了类似 模块，Cimatron90中的Reverse Engineering 功能模块等。在我国，有关反求工程的研究与 开发工作也在不少单位内展开，如浙江大学、 华中理工大学、西安交通大学、西北工业大学 等，并取得一定的成果，如浙江大学推出了ReSoft软件系统。
反求工程（逆向工程）四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等 测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。 第二步: 从测量数据中提取零件原形的几何特征 按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几 何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具 有的设计与加工特征。
上午1时45分 22
应用领域
(1) 新零件的设计，主要用于产品的改型
(2) 已有零件的复制，再现原产品的设计 (3) 损坏或磨损零件的还原。 (4) 数字化模型的检测，例如检验产品的 变形分析、焊接质量等，以及进行模型 的比较。
上午1时45分
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应用领域
民用领域 三维彩色数字摄影、三维型面检测 人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字 雕塑、三维面容识别 医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸 的模拟与评价 三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档 案的管理、鉴定与复制 三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游戏 中三维模型的输入与建立 公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字 化
楦头
鞋底
上午1时45分
33
医学
Hand
上午1时45分
Hand-bone
34
Head
上午1时45分
Teeth
35
反求工程常用软件
美国Imageware 公司产品Surfacer7.1、英国 DelCAM公司产品 CopyCAD、英国MDTV公司的 STRIM and Surface Reconstruction、在一 些流行的CAD/CAM集成系统中也开始集成了类似 模块，Cimatron90中的Reverse Engineering 功能模块等。在我国，有关反求工程的研究与 开发工作也在不少单位内展开，如浙江大学、 华中理工大学、西安交通大学、西北工业大学 等，并取得一定的成果，如浙江大学推出了ReSoft软件系统。
技术创新第八章PPT课件
技术创新管理
第八章 技术信息与知识产权
.
1
第一节 技术信息
一、信息在技术创新管理中的作用
⒈信息在企业管理中的地位
客观世界可以抽象为三大要素：物质、能量和信 息。在这三大要素中，人类最早认识的是物质，到工 业化时期才真正认识能量，在科技进步加剧的现代才 真正认识信息。信息虽然被认识得最晚，但在经济和 社会发展中的作用却显得越来越重要。
⑶供应商创新源：为通过制造和使用一项创新 提供必需的部件会原料以获利而进行创新的 创新者。
.
15
㈡外部创新源的开发和利用 ⒈供应商创新源的开发和利用
⑴寻找和发现供应商创新源，推动本企业 创新
⑵促进供应商创新，为本企业创新创造条 件
⑶发掘创新机会，拓展新的业务领域
.
16
⒉用户创新源的开发和利用 ⑴用户创新的形式 ①用户提供创新思想并在一定程度上实现
.
26
二、技术信道的使命
⒈识别信源
在传送信息之前，必须弄清信宿所需要的信息在 何处，由谁拥有或掌握。一般说来，显在的、固定的、 公共的信源容易识别；对潜在的、流动的、非公共的 信源则首先要进行搜寻、甄别工作。
⒉接近信源
接近信源的关键在突破障碍。
⒊获取与处理信息
可采取无偿或有偿的方式从信源处获取信息，必
专利信息调查目的与内容之间的关系技术创新阶段专利调查目的技术动向新颖法律权利保护区域制定研究计划阶段为掌握有关领域技术动向进行的调查研究开发阶段为掌握其它公司开发状况进行的调查为掌握其它公司申请专利的审查过程和研究防止其它公司技术权利化的调查与产品化有关的以及为制定应付易引起纠纷的专利策略的调查销售阶段发现其它公司专利侵权和制定对策的调查三专利技术的开发策略与规划技术和市场预测分析技术预测技术发展阶段分析和预测技术成长规律表明技术成长是非均匀的技术突破常常伴随着大量专利申请而当专利稀少时常预示着技术的成熟和被替代
第八章 技术信息与知识产权
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1
第一节 技术信息
一、信息在技术创新管理中的作用
⒈信息在企业管理中的地位
客观世界可以抽象为三大要素：物质、能量和信 息。在这三大要素中，人类最早认识的是物质，到工 业化时期才真正认识能量，在科技进步加剧的现代才 真正认识信息。信息虽然被认识得最晚，但在经济和 社会发展中的作用却显得越来越重要。
⑶供应商创新源：为通过制造和使用一项创新 提供必需的部件会原料以获利而进行创新的 创新者。
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㈡外部创新源的开发和利用 ⒈供应商创新源的开发和利用
⑴寻找和发现供应商创新源，推动本企业 创新
⑵促进供应商创新，为本企业创新创造条 件
⑶发掘创新机会，拓展新的业务领域
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⒉用户创新源的开发和利用 ⑴用户创新的形式 ①用户提供创新思想并在一定程度上实现
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二、技术信道的使命
⒈识别信源
在传送信息之前，必须弄清信宿所需要的信息在 何处，由谁拥有或掌握。一般说来，显在的、固定的、 公共的信源容易识别；对潜在的、流动的、非公共的 信源则首先要进行搜寻、甄别工作。
⒉接近信源
接近信源的关键在突破障碍。
⒊获取与处理信息
可采取无偿或有偿的方式从信源处获取信息，必
专利信息调查目的与内容之间的关系技术创新阶段专利调查目的技术动向新颖法律权利保护区域制定研究计划阶段为掌握有关领域技术动向进行的调查研究开发阶段为掌握其它公司开发状况进行的调查为掌握其它公司申请专利的审查过程和研究防止其它公司技术权利化的调查与产品化有关的以及为制定应付易引起纠纷的专利策略的调查销售阶段发现其它公司专利侵权和制定对策的调查三专利技术的开发策略与规划技术和市场预测分析技术预测技术发展阶段分析和预测技术成长规律表明技术成长是非均匀的技术突破常常伴随着大量专利申请而当专利稀少时常预示着技术的成熟和被替代
机械创新设计反求设计与创新课件
技术设计 施工设计 实验试制
机械创新设计产反求品设生计与产创新
变异设计
❖ 8.1.3 反求设计的研究对象 从工程技术角度分析，反求设计的研究对象一般分为三类。
它们分别是实物反求、软件反求和图片反求。反求对象应该 是比较先进的技术或产品；也可能是自然界的产物，例如反 求人体结构进行再植手术等。
机械创新设计反求设计与创新
材料的组织结构是指材料的化学成分及结构组织情况，可用显微镜观察，然后通过 计算机描述。
材料的工艺反求是指材料的成形方法，包括铸造、锻压、挤压、烧结、各种机加工 以及各种热处理等。
材料的力学性能反求可以通过各种测试仪器，如应力应变仪、硬度计等进行测量， 通过对材料各种力学性能的测试还可以反求出材料的热处理方法，以及材料的主要成 分。
机械创新设计反求设计与创新
➢ 2．功能原理的反求
功能原理的反求也是一个分析过程。对于一个已知产品，其总功 能是已知的，但深入分析其组成结构时，会发现产品的各组成部分的 分功能，乃至功能元并非全了解，因此很有必要首先分析组成产品各 部分存在的意义。其次应深入分析实现这一功能的工作原理，是简单 的机械效应，或是气动与液压的效应，还是电磁等效应；是采用了分 割，还是合并原理等。掌握了功能原理，就可以变被动为主动，开发 出实现同样功能的不同原理解，也就实现了从反求到创新的过程。
❖ 8.1.2 反求设计的含义 人们通常所指的设计是正设计，是由未知到已知和由想象到现实的
过程。当然这一过程也需要运用类比、移植等创新技法，但产品的概 念是新颖的，是独创的。
反求设计则不然，虽然为反设计，但绝不是正设计的简单逆过程。 因为针对的是别人已知和现实的产品，而不是自己的，所以也不是全 知的。是一个虽然知其然，但不知其所以然的问题。因为一个先进成 熟的产品凝聚着原创者长时间的思考与实践、研究与探索，要理解、
机械创新设计产反求品设生计与产创新
变异设计
❖ 8.1.3 反求设计的研究对象 从工程技术角度分析，反求设计的研究对象一般分为三类。
它们分别是实物反求、软件反求和图片反求。反求对象应该 是比较先进的技术或产品；也可能是自然界的产物，例如反 求人体结构进行再植手术等。
机械创新设计反求设计与创新
材料的组织结构是指材料的化学成分及结构组织情况，可用显微镜观察，然后通过 计算机描述。
材料的工艺反求是指材料的成形方法，包括铸造、锻压、挤压、烧结、各种机加工 以及各种热处理等。
材料的力学性能反求可以通过各种测试仪器，如应力应变仪、硬度计等进行测量， 通过对材料各种力学性能的测试还可以反求出材料的热处理方法，以及材料的主要成 分。
机械创新设计反求设计与创新
➢ 2．功能原理的反求
功能原理的反求也是一个分析过程。对于一个已知产品，其总功 能是已知的，但深入分析其组成结构时，会发现产品的各组成部分的 分功能，乃至功能元并非全了解，因此很有必要首先分析组成产品各 部分存在的意义。其次应深入分析实现这一功能的工作原理，是简单 的机械效应，或是气动与液压的效应，还是电磁等效应；是采用了分 割，还是合并原理等。掌握了功能原理，就可以变被动为主动，开发 出实现同样功能的不同原理解，也就实现了从反求到创新的过程。
❖ 8.1.2 反求设计的含义 人们通常所指的设计是正设计，是由未知到已知和由想象到现实的
过程。当然这一过程也需要运用类比、移植等创新技法，但产品的概 念是新颖的，是独创的。
反求设计则不然，虽然为反设计，但绝不是正设计的简单逆过程。 因为针对的是别人已知和现实的产品，而不是自己的，所以也不是全 知的。是一个虽然知其然，但不知其所以然的问题。因为一个先进成 熟的产品凝聚着原创者长时间的思考与实践、研究与探索，要理解、
现代设计方法反求工程设计
我国当前的现状是：我国是世界制造业大国，但是我们 不是制造业强国。众所周知，我国被称为是世界的工厂， 由此我国得以和印度，俄罗斯，巴西合称为“金砖四国”。 但是，我们必须清醒的认识到我们周四和掌握的边缘技术， 真正的核心技术并不被我们直接接触。
研究反求工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术 水平的提高，具有重大的意义。
引进国外先进技术是世界各国加快技术发展的重要手段， 是发展中国家追赶发达国家的必然选择。
对国外先进技术的消化吸收与创新，在较短时间内使我 国技术达到国际先进水平，实现跨越式发展。
反求工程是消化吸收先进技术进行技术创新的高新技术， 实施好反求工程是实现跨越式发展的关键。
在机械制造领域应用多年的仿制技术，是反求工程的发 展基础。
2.传统设计与反求设计比较
• a）传统设计过程
如图（a）所示，传统设计是通过工程师的创造性劳动， 将一个事先并不知道的事物变为人类需求的产品。为此， 工程师首先要根据市场需求，提出目标和技术要求，再进 行功能设计，创造新方案，在经过一系列的设计活动之后， 得到预期的新产品。概括地说，传统设计是由未知到已知、 由想象到现实的过程，回答的是“怎么做？”的问题。
定位物体的内部缺陷 • 方便地产生基于模型的计算机视觉 • 使产品设计充分利用CAD技术的优势，适应信息交换 • 特殊领域的应用
反求工程集成制造系统综合运用了CAD/CAE、数控、伺 服驱动、激光和材料等先进技术，可在没有传统制造工具 的情况下，在短时间内制造出几何形状复杂的物体。
• 4.缩短新产品研发周期 快速响应制造是21世纪对制造业更具影响的技术之一。
追求完美与个性化的消费需求使产品品种多样化，企业间 的竞争不再只是质量与成本的竞争，更重要的是产品上市 时间的竞争。采用反求技术可避免走自行开发中不可避免 的许多弯路，从而大大缩短新产品的开发周期，为企业快 速占领市场创造有利条件。
研究反求工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术 水平的提高，具有重大的意义。
引进国外先进技术是世界各国加快技术发展的重要手段， 是发展中国家追赶发达国家的必然选择。
对国外先进技术的消化吸收与创新，在较短时间内使我 国技术达到国际先进水平，实现跨越式发展。
反求工程是消化吸收先进技术进行技术创新的高新技术， 实施好反求工程是实现跨越式发展的关键。
在机械制造领域应用多年的仿制技术，是反求工程的发 展基础。
2.传统设计与反求设计比较
• a）传统设计过程
如图（a）所示，传统设计是通过工程师的创造性劳动， 将一个事先并不知道的事物变为人类需求的产品。为此， 工程师首先要根据市场需求，提出目标和技术要求，再进 行功能设计，创造新方案，在经过一系列的设计活动之后， 得到预期的新产品。概括地说，传统设计是由未知到已知、 由想象到现实的过程，回答的是“怎么做？”的问题。
定位物体的内部缺陷 • 方便地产生基于模型的计算机视觉 • 使产品设计充分利用CAD技术的优势，适应信息交换 • 特殊领域的应用
反求工程集成制造系统综合运用了CAD/CAE、数控、伺 服驱动、激光和材料等先进技术，可在没有传统制造工具 的情况下，在短时间内制造出几何形状复杂的物体。
• 4.缩短新产品研发周期 快速响应制造是21世纪对制造业更具影响的技术之一。
追求完美与个性化的消费需求使产品品种多样化，企业间 的竞争不再只是质量与成本的竞争，更重要的是产品上市 时间的竞争。采用反求技术可避免走自行开发中不可避免 的许多弯路，从而大大缩短新产品的开发周期，为企业快 速占领市场创造有利条件。
《反求设计与创新》PPT课件
反求设计的含义
反求设计不是正设计的简单的逆过程，不是简 单的仿造过程，是一个虽然知其然，但不知其 所以然的问题。
己知事物
分析、研究
改进
〔产品、软
事物真相
创新
件、影像〕
产生 新产品
反求设计的研究对象
反求设计的对象一般是比较先进的技术或产 品，也可能是自然界的产物。主要有三大类：
实物反求：是指在己有产品的条件下，通过 试验、测绘、分析、确定其关健技术，再创 造出新产品的过程。反求的产品可以是整机、 部件或零件。反求的内容包括产品的功能、 原理方案、构造性能、材料、精度等。
《反求设计与创新》PPT 课件
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反求技术应用的实例
日本20世纪50年代，提出的口号是“一代引进、二 代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场〞
工作原理、构造特性及零部件的特殊构造等。 测绘：主要是对零部件进展测量与绘制。 改进与创新：反求产品有三种形式：即模仿设计、改进设计和创
新设计。改进设计是指对原始产品在参数、某些构造、材料进展 改进。创新设计指抓住功能本质，从原理方案开场进展创新的设 计。
功能原理的反求
对于一个产品，其总功能是己知的，但是要进一步深 入分析其各组成局部的分功能，乃至功能元，了解产 品各局部存在的意义。 分析各分功能实现的工作原理， 是简单的机械效应，还是气动、液动；是采用了分割， 还是合并原理等。 掌握了功能原理，就可以变被动为 主动，开发出实现同样功能的不同原理解，也就实现 了从反求到创新的过程。
反求工程
关键技术
• • • 1 实物原型的数字化技术 实物样件的数字化是通过特定的测量设备和测量方法，获取零件表面离散点的几 何坐标数据的过程。随着传感技术、控制技术、制造技术等相关技术的发展，出现了 各种各样的数字化技术，如图所示。 2数据点云的预处理技术 以上获得的数据一般不能直接用于曲面重构，因为：1)对于接 数据点云的预处理技术 触式测量，由于测头半径的影响，必须对数据点云进行半径补偿；2)在测量过程中，不 可避免会带进噪声、误差等，必须去除这些点；3)对于海量点云数据，对其进行精简也 是必要的。包括：半径补偿 、数据插补、数据平滑、点云数据精简、不同坐标点云的 数据插补、 半径补偿 数据插补 数据平滑、点云数据精简、 归一化 3 三维重构基本方法 复杂曲面的CAD重构是逆向丁程研究的重点。而对于复杂曲面产品来说，其实体 模型可由曲面模型经过一定的计算演变而来，因此曲面重构是复杂产品逆向工程的关 键。包括：多项式插值法、双三次 多项式插值法、 多项式插值法 双三次Bspline法 法 法、Coons法、三边Bezier曲面法、BP神经网络法、 法 三边 曲面法、 神经网络法、 曲面法 神经网络法 4 曲线曲面光顺技术 在基于实物数字化的逆向工程中，由于缺乏必要的特征信息，以及存在数字化误 差，光顺操作在产品外形设计中尤为重要。根据每次调整的型值点的数值不同，曲线/ 曲面的光顺方法和手段主要分为整体修改和局部修改。光顺效果取决于所使用方法的 原理准则。方法有：最小二乘法、 能量法回弹法、 基于小波的光顺技术 最小二乘法、 最小二乘法 能量法回弹法、 5 逆向工程的误差分析与品质分析
研究内容
• 反求工程技术的研究对象多种多样 所包含 反求工程技术的研究对象多种多样,所包含 的内容也比较多,主要可以分为以下三大类 主要可以分为以下三大类: 的内容也比较多 主要可以分为以下三大类 • ①实物类:主要是指先进产品设备的实 物本身; • ②软件类:包括先进产品设备的图样,程 序,技术文件等; • ③影像类;包括先进产品设备的图片,照 片或以影像形式出现的资料
反求工程
25
实例
上午5时46分
26
人体数据扫描、三角面片处理、雕塑快速成型加 工制作的整套解决方案
上午5时46分
27
上午5时46分
28上午5时4Biblioteka 分29上午5时46分
2
引进国外先进技术是世界各国加快技术发 展的重要手段，是发展中国家追赶发达 国家的必然选择。
对国外先进技术的消化吸收与创新，在较 短时间内使我国技术达到国际先进水平， 实现跨越式发展。
反求工程是消化吸收先进技术进行技术创 新的高新技术，实施好反求工程是实现 跨越式发展的关键。
上午5时46分
这种测头价格昂贵，目前尚未在坐标测量机上广泛采用。 坐标测量机主要优点是测量精度高，适应性强，但一般 接触式测头测量效率低，而且对一些软质表面无法进行 逆向工程测量。
上午5时46分
15
层析法
层析法是近年来发展的一种反求工程逆向 工程技术
将研究的零件原形填充后，采用逐层铣削 和逐层光扫描相结合的方法获取零件原 形不同位置截面的内外轮廓数据，并将 其组合起来获得零件的三维数据。
上午5时46分
9
反求工程（逆向工程）的应用领域
在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设 计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估 设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩 小比例的物体投视图的方法，此时需用反求工 程的设计方法。
修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等， 此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借 助反求工程技术抽取零件原形的设计思想，指 导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想 的一种渐近过程。
上午5时46分
11
反求工程（逆向工程）四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等 测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。
实例
上午5时46分
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人体数据扫描、三角面片处理、雕塑快速成型加 工制作的整套解决方案
上午5时46分
27
上午5时46分
28上午5时4Biblioteka 分29上午5时46分
2
引进国外先进技术是世界各国加快技术发 展的重要手段，是发展中国家追赶发达 国家的必然选择。
对国外先进技术的消化吸收与创新，在较 短时间内使我国技术达到国际先进水平， 实现跨越式发展。
反求工程是消化吸收先进技术进行技术创 新的高新技术，实施好反求工程是实现 跨越式发展的关键。
上午5时46分
这种测头价格昂贵，目前尚未在坐标测量机上广泛采用。 坐标测量机主要优点是测量精度高，适应性强，但一般 接触式测头测量效率低，而且对一些软质表面无法进行 逆向工程测量。
上午5时46分
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层析法
层析法是近年来发展的一种反求工程逆向 工程技术
将研究的零件原形填充后，采用逐层铣削 和逐层光扫描相结合的方法获取零件原 形不同位置截面的内外轮廓数据，并将 其组合起来获得零件的三维数据。
上午5时46分
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反求工程（逆向工程）的应用领域
在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设 计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估 设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩 小比例的物体投视图的方法，此时需用反求工 程的设计方法。
修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等， 此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借 助反求工程技术抽取零件原形的设计思想，指 导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想 的一种渐近过程。
上午5时46分
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反求工程（逆向工程）四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等 测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。
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第八章反求工程与创新设计
反求设计是否有侵犯知识产权的嫌疑呢？
•反求技术的发展基础是仿制技术，但近年来反求技术的内 涵已有了很大的发展，因此反求技术并不同于仿制技术。
•实物仿制的着眼点在于制造出和原有实物相同的产品，而 反求设计的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计后而制 造出新的产品。
•反求设计强调在剖析先进产品时，要吃透原设计，找出原 设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技术，尤其要找出原设计中的 缺陷；
第八章反求工程与创新设计
反求工程出现和发展的时代背景
日本在60年代初提出科技立国方针：“一代引进， 二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”， 其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最 突出。为了国产化的改进，迫切需要对别国产品 进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计 (Inverse Design) 或 反 求 工 程 (Inverse Engineering)。发展到现在，己成为世界各国 在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，反求 工程的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和 开发各种新产品奠定了良好基础。
第八章反求工程与创新设计
正设计与反设计
人们通称的设计，一般均指正设计。它是 对一个事物真相事先并不知道，通过设计 师的创造性劳动，变为人类需求的喜爱的 产品。为此，首先要根据市场需求，提出 目标和技术要求，进行功能设计，创造新 方案，经过一系列的设计活动，变为产品。 概括地说，正设计是由未知到已知、由想 象到现实的过程。
第八章 反求工程与创
新设计
第八章反求工程与创新设计
8.1 概述 8.2 反求过程及内容 8.3 反求工程中的测量技术 8.4 反求中的相似设计 8.5 反求与创新
第八章反求工程与创新设计
8.1 概述
反求工程的含义：反求工程是综合性很强的 术语。它是以设计方法学为指导，以现代设 计理论、方法、技术为基础，运用各种专业 人员的工程设计经验、知识和创新思维，对 已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已 有设计的设计，这就是反求工程的含义，特 别强调再创造是反求的灵魂。
•然后在再设计中突破原设计的局限，在较高的起点上、以 较短的时间设计出竞争力更强的创新产品。
•因此反求设计避免了“侵权”的法律问题，而且满足了现代社 会的实际需求。
第八章反求工程与创新设计
反求类型
（1）实物反求 （2）软件反求 （3）映像反求
第八章反求工程与创新设计
（1）实物反求
顾名思义，它是在已有实物条件下，通过 试验、测绘和详细分析，提出再创造的关 键。其中包括功能反求、性能反求、方案、 结构、材质、精度、使用规范等众多方面 的反求。实物反求对象可以是整机、部件 组件和零件。
第八章反求工程与创新设计
引进先进的制造技术， 投资5000万人民币技术 改造，推行CAD、 CAM、CAPP，实现工 艺创新，提高制造能力
高效率的网络化，柔性 化、集成化的五轴联动 制造系统和系列立式加 工中心产品
五轴联动加工中心
实现了用光缆局域 网进行信息传送。
该系统能在WINDOWS 操作系统下控制 1-10通道，每个通道可实现1-8轴联动。
第八章反求工程与创新设计
二战后的日本（45-70年用60亿美元引进先进技 术，150亿美元消化吸收，取得26000项技术成 果，节约了9/10研究费用和2/3研究时间，索尼 的晶体管，本田的摩托车、钢铁产业等）；各国 （70%以上的技术来之外国）；我国从20世纪 60年代初开始（Success or failure：家电行业 与汽车行业的对比）。
第八章反求工程与创新设计
市场需求 设计要求
设计师的创 造性活动
正设计过程示意图
产品
第八章反求工程与创新设计
反设计是从已知事物的有关信息(包括硬件、软 件、照片、广告、情报等)去寻求这些信息的科 学性、技术性，先进性、经济性、合理性、国产 化的可能性等等，要回溯这些信息的科学依据， 即充分消化和吸收，而更重要本质是在此基础上 要改进、挖潜进行再创造。反求的目标如仅限于 仿制，是最原始、低级的模仿，其质量和生命周 期不会有竞争力，更严重的是侵权行为，要受产 权保护制裁。
识产权
任何一项新技术、新产品，应该受到有关保护 法(如专利法、知识产权法、商标法等)的法律保护， 这是国际性的共同行为规范，这才能引导正常的市场 竞争和贸易。反求工程绝不等于偷技术，它是在科技 道德和法律制约下，从学术、工程、技术方面来促进 科技的发展。这是因为：(1)任何产品的设计、开发， 总要借鉴、继承已有的知识和技术，市场上的产品总 要被别人借鉴，关键要划清产权的界限。(2)青出于 蓝而胜于蓝是发展规律，通过反求来发展新产品，起 点高，周期短，成效快，决非照抄照搬。(3)科学的 反求，有助于促进技术革新，扩大眼界，有助于尽快 培养新人。
模仿 对机电院内的制造业 中的结构、装备、规 章提出创新方案
工艺创新 产品创新
全面推动工艺管理 推行ISO-9001认证 提出工艺改进措施
综合技术经济分析，提高产品的精度、效率 1、数控系统：三轴联动→五轴联动 2、主轴：6000~8000转/分→15000转/分 3、进刀速度：10米~60米 4、换刀速度：8秒→2秒 5、全面采用计算机辅助设计 6、实现产品系列化：750、1000、1250、1500
第八章反求工程与创新设计
（1）实物反求
内容：整机反求、部件反求、零件反求； 特点：形象直观、直接测量、有可比性、反求周期短；
过程：
（1）一般先是进行试车，对实验中的静态和动态数据进行科学处
理，对实验中出现的故障进行纪录；
（2）然后分析功能原理，画出草图，装配示意图，机构运动简图，
第八章反求工程与创新设计
已知一个确定的事物 （产品、照片或资料）
通过消化， 进行再创造
形成具有市场 竞争的新产品
反设计过程示意图
第八章反求工程与创新设计
北京机电院引进美国辛辛纳提“马刀”技术过程图
引进技术 10万英磅引进美 国辛辛那提马刀 系列立式加工中 心全套技术
适应性学习 派相关人员赴英国培训 ，通过装配、调试、在 “干中学”掌握马刀技术
反求设计是否有侵犯知识产权的嫌疑呢？
•反求技术的发展基础是仿制技术，但近年来反求技术的内 涵已有了很大的发展，因此反求技术并不同于仿制技术。
•实物仿制的着眼点在于制造出和原有实物相同的产品，而 反求设计的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计后而制 造出新的产品。
•反求设计强调在剖析先进产品时，要吃透原设计，找出原 设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技术，尤其要找出原设计中的 缺陷；
第八章反求工程与创新设计
反求工程出现和发展的时代背景
日本在60年代初提出科技立国方针：“一代引进， 二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”， 其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最 突出。为了国产化的改进，迫切需要对别国产品 进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计 (Inverse Design) 或 反 求 工 程 (Inverse Engineering)。发展到现在，己成为世界各国 在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，反求 工程的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和 开发各种新产品奠定了良好基础。
第八章反求工程与创新设计
正设计与反设计
人们通称的设计，一般均指正设计。它是 对一个事物真相事先并不知道，通过设计 师的创造性劳动，变为人类需求的喜爱的 产品。为此，首先要根据市场需求，提出 目标和技术要求，进行功能设计，创造新 方案，经过一系列的设计活动，变为产品。 概括地说，正设计是由未知到已知、由想 象到现实的过程。
第八章 反求工程与创
新设计
第八章反求工程与创新设计
8.1 概述 8.2 反求过程及内容 8.3 反求工程中的测量技术 8.4 反求中的相似设计 8.5 反求与创新
第八章反求工程与创新设计
8.1 概述
反求工程的含义：反求工程是综合性很强的 术语。它是以设计方法学为指导，以现代设 计理论、方法、技术为基础，运用各种专业 人员的工程设计经验、知识和创新思维，对 已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已 有设计的设计，这就是反求工程的含义，特 别强调再创造是反求的灵魂。
•然后在再设计中突破原设计的局限，在较高的起点上、以 较短的时间设计出竞争力更强的创新产品。
•因此反求设计避免了“侵权”的法律问题，而且满足了现代社 会的实际需求。
第八章反求工程与创新设计
反求类型
（1）实物反求 （2）软件反求 （3）映像反求
第八章反求工程与创新设计
（1）实物反求
顾名思义，它是在已有实物条件下，通过 试验、测绘和详细分析，提出再创造的关 键。其中包括功能反求、性能反求、方案、 结构、材质、精度、使用规范等众多方面 的反求。实物反求对象可以是整机、部件 组件和零件。
第八章反求工程与创新设计
引进先进的制造技术， 投资5000万人民币技术 改造，推行CAD、 CAM、CAPP，实现工 艺创新，提高制造能力
高效率的网络化，柔性 化、集成化的五轴联动 制造系统和系列立式加 工中心产品
五轴联动加工中心
实现了用光缆局域 网进行信息传送。
该系统能在WINDOWS 操作系统下控制 1-10通道，每个通道可实现1-8轴联动。
第八章反求工程与创新设计
二战后的日本（45-70年用60亿美元引进先进技 术，150亿美元消化吸收，取得26000项技术成 果，节约了9/10研究费用和2/3研究时间，索尼 的晶体管，本田的摩托车、钢铁产业等）；各国 （70%以上的技术来之外国）；我国从20世纪 60年代初开始（Success or failure：家电行业 与汽车行业的对比）。
第八章反求工程与创新设计
市场需求 设计要求
设计师的创 造性活动
正设计过程示意图
产品
第八章反求工程与创新设计
反设计是从已知事物的有关信息(包括硬件、软 件、照片、广告、情报等)去寻求这些信息的科 学性、技术性，先进性、经济性、合理性、国产 化的可能性等等，要回溯这些信息的科学依据， 即充分消化和吸收，而更重要本质是在此基础上 要改进、挖潜进行再创造。反求的目标如仅限于 仿制，是最原始、低级的模仿，其质量和生命周 期不会有竞争力，更严重的是侵权行为，要受产 权保护制裁。
识产权
任何一项新技术、新产品，应该受到有关保护 法(如专利法、知识产权法、商标法等)的法律保护， 这是国际性的共同行为规范，这才能引导正常的市场 竞争和贸易。反求工程绝不等于偷技术，它是在科技 道德和法律制约下，从学术、工程、技术方面来促进 科技的发展。这是因为：(1)任何产品的设计、开发， 总要借鉴、继承已有的知识和技术，市场上的产品总 要被别人借鉴，关键要划清产权的界限。(2)青出于 蓝而胜于蓝是发展规律，通过反求来发展新产品，起 点高，周期短，成效快，决非照抄照搬。(3)科学的 反求，有助于促进技术革新，扩大眼界，有助于尽快 培养新人。
模仿 对机电院内的制造业 中的结构、装备、规 章提出创新方案
工艺创新 产品创新
全面推动工艺管理 推行ISO-9001认证 提出工艺改进措施
综合技术经济分析，提高产品的精度、效率 1、数控系统：三轴联动→五轴联动 2、主轴：6000~8000转/分→15000转/分 3、进刀速度：10米~60米 4、换刀速度：8秒→2秒 5、全面采用计算机辅助设计 6、实现产品系列化：750、1000、1250、1500
第八章反求工程与创新设计
（1）实物反求
内容：整机反求、部件反求、零件反求； 特点：形象直观、直接测量、有可比性、反求周期短；
过程：
（1）一般先是进行试车，对实验中的静态和动态数据进行科学处
理，对实验中出现的故障进行纪录；
（2）然后分析功能原理，画出草图，装配示意图，机构运动简图，
第八章反求工程与创新设计
已知一个确定的事物 （产品、照片或资料）
通过消化， 进行再创造
形成具有市场 竞争的新产品
反设计过程示意图
第八章反求工程与创新设计
北京机电院引进美国辛辛纳提“马刀”技术过程图
引进技术 10万英磅引进美 国辛辛那提马刀 系列立式加工中 心全套技术
适应性学习 派相关人员赴英国培训 ，通过装配、调试、在 “干中学”掌握马刀技术