支持产品创新设计的重建模型表达与建模方法讨论*金涛 童水光（大学化工机械讨论所， 310027）摘 要：本文提出了一种支持模型再设计的基于几何特征变量化的重建模型表达和重建方法。因为传统的采纳参数曲面表达和曲面直接拟合的造型方法得到的三维重建模型，不便于模型的修改和再设计，而基于特征变量化表达重建模型，能方便地对模型特征进行修改，最终达到改变整个模型即产品外形结构的目的。实现上述表达的重建方法是基于几何特征与约束进行模型重建，首先根据几何特征类型，在对测量数据进行特征与约束识别的基础上，进行特征数据分割；然后建立特征约束模型，通过求解模型得到满足约束关系的对数据点的最佳逼近特征，实现对原形与原设计意图的还原；最后再建立不同几何特征的协同变形关系，使修改局部或单个特征时模型整体协同变形，达到对重建模型进行再设计乃至创新设计的目的。关键词：逆向工程 模型重建 创新设计 基于特征 约束拟合1.引言运用计算机辅助技术进行实物零件乃至整个实物的复制过程通常被称为逆向工程(Reverse engineering)，逆向工程的思想最初是来自从油泥模型到产品实物的设计过程目前逆向工程技术已成为消化吸收先进技术进行产品快速开发的重要手段。但在国，基于实物的逆向工程应用最广的还是进行产品复制和仿制，尤其是外观设计产品，因为不涉与到复杂的动力学分析、材料、加工热处理等技术反求难题，相对容易实现。工作流程一般为：基于 CAD/CAM 系统，在进行数字化扫描、完成实物的 3D 重建后，通过 NC 加工或快速成型快速地制造出模具，最终注塑得到所需的产品。这个过程已成为我国沿海地区许多家用电器、玩具、摩托车等产品企业的产品开发与生产模式，但在这些产品中鲜有自己的技术，多数是复制（copy）和仿制国外的产品。尽管许多企业不具备创新设计能力，更多的是学习和模仿，但假如产品设计一昧的停留在模仿和仿制上，是没有任何出路的，假如对方的产品是受专利保护的，则这种仿制还是一种侵权的行为。战后日本通过先仿制美国与欧洲的产品，在实行各种手段猎取先进的技术和引进技术的消化、吸收的基础上，建立了自己的产品创新设计体系，使经济迅速崛起，成为仅次于美国的制造大国。德国在 1998 年提出：“德国不能采纳产品降价的办法来提高竞争力，而是要通过持续地创新出其他国家没有的产品来提高竞争力”。实际上任何产品问世，不管是创新、改进还是仿制，都蕴涵着对已有科学、技术的继承和应...
