¿Qué es la ingeniería inversa?

Ingeniería inversa, algunas personas también la llaman ingeniería inversa, que en inglés es ingeniería inversa.

La ingeniería inversa consiste en deducir métodos de implementación específicos a través del análisis basado en cosas y resultados existentes. Por ejemplo, si ve que un programa exe escrito por otros puede producir algunos efectos de animación hermosos, puede analizar el proceso de implementación de sus efectos de animación mediante desmontaje, descompilación y seguimiento dinámico. Este comportamiento no solo es descompilado, sino también descompilado. Impulsar el diseño y documentarlo, el propósito de la ingeniería de software inversa es hacer que el software sea mantenible.

Desde 1980, muchas escuelas e industrias en países europeos y americanos han comenzado a prestar atención al campo de la ingeniería inversa. A principios de la década de 1990, equipos académicos de varios países, incluido Taiwán, invirtieron mucho en investigaciones de ingeniería inversa y publicaron sus resultados.

El hardware de ingeniería inversa utilizó por primera vez equipos de procesamiento de imitación y la calidad de los productos terminados era deficiente. Más tarde, aparecieron los equipos de escaneo por contacto, que utilizaban sondas para contactar la pieza de trabajo para obtener la apariencia del producto. Luego podremos desarrollar más dispositivos sin contacto y utilizar fotografía o tecnología láser para calcular el tiempo que tarda la luz en reflejarse para obtener la distancia.

Algunas marcas de software de ingeniería inversa incluyen Surfacer (Imageware), ICEM, CopyCAD, Rapid Form, etc. La evolución del software inverso se puede dividir a grandes rasgos en tres etapas. Hace once años, para la ingeniería inversa, sólo podíamos utilizar sistemas de superficies de alto nivel CAD/CAM como CATIA. Posteriormente, el mercado desarrolló dos conjuntos de productos convencionales. La tecnología maduró hace unos siete u ocho años y ha sido ampliamente citada en la industria. En los últimos cuatro años, se han desarrollado operaciones lógicas matemáticas de ingeniería inversa que son diferentes al pasado y muy rápidas.

La trayectoria de desarrollo de la ingeniería inversa en Taiwán continúa. El Instituto de Investigación Industrial una vez escribió un conjunto de software de ingeniería inversa. Muchos equipos de investigación en la comunidad académica también toman el campo de la ingeniería inversa como tema de investigación y lo desarrollan. software con diferentes funciones, pero al final estos software no se han implementado realmente en la industria. Posteriormente, el equipo del ITRI finalizó su investigación de ingeniería inversa y se dedicó a desarrollar otros temas. Es una pena que nadie pueda lograr los resultados originales de investigación y desarrollo.

En 1998, NEWPOWER lanzó algunos proyectos de ingeniería inversa. El requisito era convertir el código fuente existente del cliente en un diseño y, si fuera necesario, en una especificación de requisitos del producto. Esto es exactamente lo opuesto a un modelo de proceso de desarrollo estándar similar al modelo V. De esta manera, los clientes pueden mantener fácilmente sus productos (requisitos, diseños, código fuente, etc.) sin tener que modificar directamente el código fuente cada vez que cambian el producto.

Se refiere a recopilar una gran cantidad de puntos de coordenadas tridimensionales del objeto físico y así establecer un modelo geométrico del objeto y luego desarrollar tecnología avanzada para productos similares. La ingeniería inversa es opuesta al proceso general de diseño y fabricación. Primero está el objeto físico y luego el modelo. El procesamiento de perfiles es una aplicación típica de ingeniería inversa. En la actualidad, la ingeniería inversa y la aplicación de la ingeniería inversa se han desarrollado desde simples operaciones técnicas manuales hasta el uso de computadoras y equipos de medición avanzados para llevar a cabo el diseño, análisis, fabricación y otras actividades, como obtener la forma del molde después de la reparación, analizar el modelo físico, diseño innovador, fabricación rápida de prototipos, etc. basado en productos existentes.

En términos sencillos, en cierto sentido, la ingeniería inversa es una falsificación. La premisa aquí es que, por defecto, nuestro diseño y fabricación tradicionales son "ingeniería avanzada (por supuesto, no existe tal término)".

La ingeniería inversa de software es un proceso de análisis de un programa e intentar establecer una representación del programa a un nivel de abstracción superior al del código fuente. La ingeniería inversa es un proceso de recuperación del diseño. Las herramientas de ingeniería inversa pueden extraer información de programación, arquitectura y estructura de datos de programas existentes.

Introducción a los cuatro principales programas de ingeniería inversa

Imageware

Imageware es producido por la empresa estadounidense EDS. Es el software de ingeniería inversa más famoso y se está comercializando. ampliamente utilizado en automóviles, campos de diseño y fabricación como aviación, aeroespacial, electrodomésticos, moldes y piezas de computadoras. Este software tiene una gran base de usuarios, que incluye empresas internacionales famosas como BMW, Boeing, GM, Chrysler, Ford, Raytheon y Toyota en países extranjeros, y grandes empresas nacionales como Shanghai Volkswagen, Shanghai Jiaotong University, Shanghai DELPHI y Chengdu. Empresa de fabricación de aviones.

En el pasado, este software se utilizaba principalmente en las industrias aeroespacial y automotriz. Debido a que estos dos campos tienen altos requisitos de rendimiento aerodinámico, la aerodinámica debe considerarse seriamente al comienzo del desarrollo del producto. El proceso de diseño convencional primero diseña la estructura de acuerdo con las necesidades del modelado industrial, hace el modelo de arcilla y luego lo envía al laboratorio del túnel de viento para medir el rendimiento aerodinámico, y luego modifica repetidamente el modelo basándose en los resultados experimentales hasta que se obtengan resultados satisfactorios. El modelo de lodo final obtenido es el modelo que satisface las necesidades. Cómo ingresar con precisión la forma del modelo de arcilla en la computadora para convertirlo en un modelo electrónico requiere el uso de software de ingeniería inversa. Primero, use un instrumento de medición de coordenadas tridimensionales para medir los datos de la red de la superficie del modelo y luego use un software de ingeniería inversa (como Imageware Surfacer) para procesarlos y obtener una superficie de clase 1.

Con el avance de la ciencia y la tecnología y la mejora continua de los niveles de consumo, muchas otras industrias han comenzado a utilizar software de ingeniería inversa para el diseño de productos. Tomemos como ejemplo el mouse producido por Microsoft. En lo que respecta a su función, solo necesita tres botones para satisfacer las necesidades de uso. Sin embargo, cómo hacer que el mouse se sienta mejor y sea menos probable que cause fatiga después de un tiempo prolongado. El uso es la clave para la producción. Cuestiones que los fabricantes deben considerar seriamente. Por lo tanto, Microsoft primero creó varios modelos basados ​​​​en ergonomía y se los entregó a los usuarios para que los evaluaran, luego modificó directamente los modelos según las opiniones de la evaluación hasta que todos estuvieron satisfechos con las modificaciones. Finalmente, los datos del modelo se utilizaron para generar CAD usando el método inverso. Software de ingeniería de datos de Imageware. Cuando el producto se introdujo en el mercado, rápidamente obtuvo un amplio reconocimiento entre los usuarios debido a su apariencia novedosa, curvas suaves, buena sensación en la mano y cumplimiento de principios ergonómicos, y la participación de mercado del producto aumentó significativamente.

Los principales productos del software de ingeniería inversa Imageware son:

Surfacer - herramienta de ingeniería inversa y herramienta de generación de superficies clase 1

Verdict - datos de medición y evaluación comparativa CAD de datos

Constrúyalo: proporcione capacidades de medición en tiempo real para verificar la capacidad de fabricación del producto

RPM: genere datos de creación rápida de prototipos

Ver: función similar a Veredicto, se utiliza principalmente para proporcionar informes tridimensionales

Imageware utiliza tecnología NURB El software es potente y fácil de aplicar. Imageware tiene bajos requisitos de hardware y puede ejecutarse en varias plataformas: estaciones de trabajo y PC UNIX. El sistema operativo puede ser UNIX, NT, Windows95 y otras plataformas.

Debido a su avanzada tecnología en ingeniería inversa, los productos de Imageware ocuparon una gran participación de mercado tan pronto como se lanzaron, y los ingresos por software están creciendo rápidamente a una tasa anual del 47%.

Surfacer es el producto principal de Imageware y se utiliza principalmente para ingeniería inversa. Su proceso de procesamiento de datos sigue el principio de punto-curva-superficie. El proceso es simple y claro, y el software es fácil de usar. El proceso es el siguiente:

1. Proceso puntual

Leer datos de matriz de puntos.

Surfacer puede recibir casi todos los datos de medición de coordenadas tridimensionales, y también puede recibir otros formatos, como: STL, VDA, etc.

Alinee los puntos separados (si es necesario).

A veces, debido a la forma compleja de la pieza, no se pueden obtener todos los datos en un solo escaneo, o la pieza es demasiado grande para escanearse de una sola vez. Esto requiere mover o rotar la pieza, lo que resulta en. en muchas matrices de puntos individuales. Surfacer puede alinear con precisión la red utilizando información de puntos especiales como cilindros, esferas, planos, etc.

Juzga la red y elimina los puntos de ruido (es decir, puntos de error de medición).

Debido a las limitaciones de las herramientas y métodos de medición, a veces aparecen algunos puntos de ruido. Surfacer tiene muchas herramientas para juzgar la red y eliminar puntos de ruido para garantizar la precisión de los resultados.

Planificar cómo crear superficies a través de la observación y el juicio de la red visual.

Una pieza se compone de muchas superficies curvas individuales. Para cada superficie curva, el método utilizado para formarla se puede determinar en función de sus características.

Por ejemplo, si la superficie se puede generar directamente a partir de una cuadrícula de puntos, puede considerar el uso directo de esta red; si la superficie necesita ser revestida con una curva de múltiples segmentos, puede considerar segmentar los puntos interceptados; Planificar con anticipación puede evitar desvíos posteriores.

Cree una cuadrícula de puntos o segmentos de puntos según sea necesario.

Surfacer puede proporcionar una variedad de herramientas de segmentación de puntos y cuadrículas de puntos. Estas herramientas son flexibles y cómodas de usar, y también pueden generar múltiples segmentos de puntos a la vez.

2. Proceso de creación de curvas

Juzga y decide qué tipo de curva generar.

La curva puede atravesar exactamente la red, o puede ser muy suave (capturando la forma principal de la curva representada por la red), o en algún punto intermedio.

Crea curvas.

Cree una curva según sea necesario y ajústela cambiando el número de puntos de control. Cuantos más puntos de control, mejor se ajustará la forma y cuantos menos puntos de control, más suave será la curva.

Diagnosticar y modificar curvas.

La suavidad de la curva se puede juzgar por la curvatura de la curva, se puede verificar la consistencia de la curva con la red y se puede cambiar la continuidad de la curva con otras curvas (conexión, tangencia , curvatura continua). Surfacer proporciona muchas herramientas para ajustar y modificar curvas.

3. Proceso de creación de superficies

Determinar qué tipo de superficie generar.

Al igual que con las curvas, puede considerar generar una superficie más precisa, una superficie más suave (como una superficie de clase 1) o ambas, según las necesidades de diseño del producto.

Crea superficies.

Hay muchas formas de crear una superficie. Puede usar una celosía para generar directamente una superficie (Ajustar forma libre). Puede usar una curva para generar una superficie mediante revestimiento, barrido, cuatro líneas de límite. etc., o puede combinarlo con una red y información de curvas para crear superficies. Las superficies curvas también se pueden generar mediante otros métodos, como esquinas redondeadas, tableros de puentes, etc.

Diagnosticar y modificar superficies.

Compara el ajuste entre la superficie y la celosía, comprueba la suavidad de la superficie y su continuidad con otras superficies y realiza modificaciones. Por ejemplo, puedes alinear la superficie con la celosía y ajustar el control. puntos de la superficie. Hacer la superficie más suave o reconstruir la superficie.

Chris Chatburn, ingeniero de diseño de Triumph Motorcycles Ltd. en el Reino Unido, afirmó: "Con Surfacer podemos completar más ciclos de diseño en un tiempo más corto, lo que nos permite reducir el tiempo de diseño en un 50 %".

El software Surfacer 10.6 recientemente lanzado integra completamente las siguientes herramientas de alto rendimiento para el flujo de trabajo:

[Herramienta de creación de superficies flexibles]: se puede utilizar en un entorno de diseño flexible. Es muy conveniente para crear superficies directamente a partir de curvas, superficies o datos de medición. Admite métodos de superficie Bézier y B-spline racional no uniforme (NURBS). Los usuarios pueden elegir el método de superficie adecuado y beneficiarse de la combinación de las ventajas de ambos métodos.

[Herramienta de modificación dinámica de superficies]: permite a los usuarios explorar temas de diseño de forma interactiva y ver inmediatamente si son hermosos y si las ideas se ajustan a los conceptos de ingeniería. El diseño, el análisis de ingeniería y los estándares de fabricación se tienen en cuenta a través de un cuidadoso proceso de construcción, por lo que no es necesario volver a verificar los estándares cada vez que se modifica una superficie.

[Herramienta de diagnóstico de superficie en tiempo real]: puede proporcionar información como la continuidad de cualquier sección transversal, líneas de reflexión de la superficie, líneas de alto brillo, diagramas espectrales, diagramas de nubes de curvatura y diagramas de reflexión bajo Fuentes de luz cilíndricas. Este método puede detectar defectos superficiales en cualquier momento durante el diseño.

[Herramienta eficaz de gestión de la continuidad de la superficie]: en el caso de parches de superficie complejos, incluso si la superficie se mueve y modifica, se puede garantizar la continuidad de la curvatura entre la superficie y la superficie conectada a ella. Se evita el proceso de reajuste manual.

[Potente capacidad para procesar datos escaneados]: según el método del diagrama del arco iris (equivalente a suponer que el agua de lluvia cae desde arriba, la diferencia en el caudal de agua de lluvia se debe a la diferencia en la forma), el tamaño de la curvatura cambia El método del diagrama de nubes (para una superficie Clase 1 completamente lisa, que equivale a cero cambios en el tamaño de la curvatura. Para dos superficies diferentes, este valor será diferente) separa los datos escaneados, de modo que las características principales del producto se puedan capturar rápidamente. , y cada superficie correspondiente se puede establecer rápidamente, evitando análisis y procesamiento problemáticos.

Precisamente porque Imageware tiene potentes funciones incomparables con otros programas de inspección de superficies asistidas por ordenador, modelado de superficies y creación rápida de prototipos, se ha convertido en un merecido líder en el campo de la ingeniería inversa.

Geomagic Studio

Geomagic Studio, un software de ingeniería inversa e inspección 3D producido por la empresa estadounidense Raindrop, puede crear fácilmente modelos poligonales perfectos y software de inspección 3D a partir de mallas de nubes de puntos escaneadas. y se puede convertir automáticamente a superficies NURBS. Este software es también el software de ingeniería inversa más utilizado además de Imageware.

Geomagic Studio incluye principalmente cinco módulos: Calificar, Dar forma, Envolver, Diezmar y Capturar. Las funciones principales incluyen:

Convertir automáticamente datos de nubes de puntos en polígonos (Polygons)

Reducir rápidamente el número de polígonos (Decimate)

Convertir polígonos en superficies NURBS

Análisis de superficie (análisis de tolerancia, etc.)

Formatos de archivos de salida que coinciden con CAD/CAM/CAE (IGS, STL, DXF, etc.)

1 Del modelo de producto CAD obtenido a partir del modelado digital

2. Lea el modelo CAD en Geomagic Studio

3. modelo

4. Alineación automática de los datos escaneados y el modelo CAD

5. Alineación automática de los datos escaneados y el modelo CAD

6. gráficos

7. Los usuarios pueden marcar cualquier error de punto

8. Los resultados calificados se pueden generar en formato HTML

CopyCAD

CopyCAD es desarrollado por Un potente software de sistema de ingeniería inversa producido por la empresa británica DELCAM, que permite la generación de modelos CAD 3D a partir de piezas existentes o modelos sólidos. El software proporciona herramientas sofisticadas para la generación de superficies CAD a partir de datos digitalizados. CopyCAD puede aceptar datos de máquinas de medición de coordenadas y realizar un seguimiento tanto de máquinas herramienta como de escáneres láser.

La sencilla interfaz de usuario de CopyCAD permite a los usuarios ser productivos en el menor tiempo posible y dominar rápidamente su funcionalidad, incluso para los usuarios nuevos. Los usuarios de CopyCAD podrán editar rápidamente datos digitales y producir superficies complejas con alta calidad. El sistema de software puede controlar completamente la selección de límites de superficie y luego generar automáticamente múltiples superficies suaves de acuerdo con las tolerancias establecidas. Al mismo tiempo, CopyCAD también puede garantizar la continuidad de las tangentes entre las superficies conectadas.

Las principales funciones del software son las siguientes:

Ingreso de datos de puntos digitales

Gráficos DUCT y archivos de modelos triangulares

Coordenadas CNC máquina de medición

Archivos ASCII y NC delimitados

Escáneres láser, escáneres 3D y SCANTRON

PC ArtCAM

Archivos MOD Renishaw

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Operaciones de puntos

Puede agregar, restar, eliminar, mover, ocultar y marcar puntos, etc. Edición de puntos

Puede modificar el modelo para medir la sonda tamaño Compensación de desplazamiento tridimensional

Poder realizar conversión, escalado, rotación y espejo del modelo

Poder recortar planos, polígonos u otros modelos

Triangulación

Triangulación de modelos digitales dentro de tolerancias y opciones definidas por el usuario, que incluyen:

① Original: configuración normal

② Nítido: mejora de características nítidas

③ Coincidencia de características: características a partir de datos normales de puntos

④ Desactivar la triangulación: el modelo se puede desactivar para un dibujo rápido

Generación de líneas características

Límites: convierte los bordes exteriores del modelo en líneas características

Discontinuidad: detecta patrones en los datos para encontrar características simples (como protuberancias y depresiones) Borde nítido

Capacidad para convertir líneas de escaneo digitalizadas en líneas características

Datos de entrada: capacidad de extraer curvas multilínea y spline de archivos de puntos

Construcción de superficies

Genere diversas superficies trazando líneas en un modelo de triangulación

Utilice superficies existentes para definir límites con continuidad tangente opcional entre superficies conectadas

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Utilice líneas de rotura para guiar y acelerar la definición de superficies

Comprobación de errores de superficie

Comparar superficies con datos de puntos digitalizados

Informar límites máximos, valores intermedios y desviaciones de error de los valores estándar

Los gráficos de error visualizan los cambios

Salida

IGES, CADDS4X

STL ASCII y binario

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Gráficos DUCT, modelos de triángulos y superficies

Códigos ASCII separados

RapidForm

RapidForm es uno de los cuatro principales productos de ingeniería inversa del mundo producido por INUS, una empresa coreana. Uno de los software, RapidForm, proporciona un. Nueva generación de modelo informático que puede calcular datos de nubes de puntos en superficies poligonales sin fisuras en tiempo real, lo que lo convierte en una interfaz optimizada para el posprocesamiento de escaneo 3D. RapidForm también mejorará la eficiencia de su trabajo, ampliará el alcance de la aplicación de los equipos de escaneo 3D y mejorará la calidad del escaneo.

Interfaz de gestión de datos de nubes de puntos múltiples

Los escáneres ópticos 3D avanzados generarán una gran cantidad de datos (hasta 100.000 ~ 200.000 puntos porque los datos son muy grandes y costosos). es necesario Antes de poder realizar cálculos, RapidForm ahora proporciona tecnología de administración de memoria (utilizando menos recursos del sistema) para acortar el tiempo de procesamiento de datos.

Tecnología de procesamiento de nubes de puntos múltiples

Puede procesar rápidamente datos de nubes de puntos enormes, ya sean nubes de puntos dispersas o puntos de salto, se puede convertir fácilmente en una muy buena nube de puntos. Proporciona herramientas y técnicas de filtrado de nubes de puntos para analizar las desviaciones de la superficie y eliminar las nubes de puntos defectuosas producidas por los escáneres 3D.

Método de cálculo para convertir rápidamente nubes de puntos en superficies poligonales

Entre todos los programas de ingeniería inversa, RapidForm proporciona una tecnología de cálculo especial, que es el mismo tipo de cálculo para el procesamiento 3D y 2D. El software proporciona el método de cálculo más rápido y confiable que puede calcular rápidamente superficies poligonales a partir de nubes de puntos. RapidForm puede manejar datos de puntos desordenados así como datos de puntos ordenados.

Procesamiento de datos de nubes de puntos de color

RapidForm admite escáneres 3D en color, puede generar polígonos optimizados y asignar información de color a modelos de polígonos.

Durante el proceso de diseño de la superficie, la información de color se conservará por completo y la máquina de moldeo RP también se puede utilizar para crear modelos con información de color. RapidForm también proporciona una función de coloración. A través de la herramienta de edición de colores en tiempo real, los usuarios pueden editar directamente el color de su elección en el modelo.

Función de fusión de nubes de puntos

Los datos de escaneo de varios puntos se pueden fusionar manualmente en nubes de puntos especiales. Por supuesto, RapidForm también proporciona una tecnología que permite a los usuarios fusionar fácilmente los datos de las nubes de puntos. fusionados de diversas maneras.