数字化技术的应用为产品设计和开发提供了快捷方法，逆向工程则在产品开发中占据重要地位。简单而言，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品，反向推出产品设计数据，包括各类设计图或数据模型。逆向工程的发展大大缩短了产品的开发周期。正逆向混合建模方法是一种逆向技术和正向技术互补的建模方法，这一方法符合产品设计高效、创新的要求。
产品的开发过程大致包括产品设计、制定生产工艺流程、零部件制造及装配、产品检验及性能测试等环节。笔者研究的逆向建模属于产品设计阶段的先前部分，所得到的模型与后续的产品再设计、产品工艺流程、产品制造加工及产品检验等环节息息相关。
对于结构类产品的逆向建模而言，如何实现产品再设计是关键。在传统的正向设计方法中，有多种方法可以使模型具备再设计功能。因此，笔者提出在模型重建阶段采用正向设计的建模流程，创建参数化模型。试验流程包括逆向数据采集、模型逆向处理、正逆向混合模型重建、产品再设计能力检验4个阶段，采用三维扫描设备及正、逆向软件来实现。
1 数据采集
扫描的基本流程是分析产品外形、确立扫描方案、进行扫描辅助工作(喷反差增强剂、贴标志点等)、描，图1所示为减速器上盖扫描分区图。
该零件底面较平，内部是空腔，壁厚均匀。扫描时可忽略底面数据，在计算机辅助设计(CAD)建模时再将忽略的部分补齐。产品其余5个面需要扫描，由于难以在一个点云文件中采集到所有数据， 因此需要分区域扫描．左右两面数据量较小，可以合并到其它扫描区域中。按以上分析，将产品划分成左侧、顶部、有侧3个区域进行扫描，扫描后得到3个点云文件。
2 模型逆向处理
设计期间所得到的数字化模型可以直接应用到产品开发下游的各个环节，然而从扫描得到的离散型数据无法与下游环节对接，为此必须通过逆向建模获取参数化模型，然后才能进行再设计、制定工艺、制造、检验等。模型逆向处理的目的是将离散的点按物体表面变化规律转化为参数化曲面。
笔者采用Geomagic Studio软件进行逆向处理，处理的关键步骤如下。
(1)点数据的处理。包括点云数据拼接(图2)、去噪、合并等。
(2)多边形阶段的处理。为了获取相对平滑、符合产品原型的多边形网格。需对点及多边形进行处理，处理后的效果如图3所示。
(3)曲面的处理。曲面处理有两种方法：在制造阶段，对于结构类产品而言，其表面一般具有简单的几何特性，通常可以转换为可用初等解析式表达的参数化曲面；在造型阶段，对于具有自由曲面的模型而言，对多边形网格进行区域划分，然后转换为非均匀有理B样条(NURBS)曲面。此步骤需根据模型特点进行选择性操作，本实例属于结构类产品，选用制造阶段的操作。这一步骤还会影响后期CAD模型制作的准确性，具体操作主要包括探测轮廓线、编辑轮廓线、区域分类和拟合曲面等。
执行探测轮廓线命令后，得到的红色区域为分隔符，其它区域以不同的颜色作为区分，此命令的目的是对模型小同特征的表面进行区域划分。接着执行编辑轮廓线命令，对轮廓线不合理的部分进行细节凋整，直至获得准确表达模型轮廓的轮廓线。如图4所示。
接着执行区域分类命令，此命令的作用是对曲面的类型进行定义，可选的类型有平面、圆柱面、圆锥面、球面、拉伸面、旋转面、扫掠面等常见初等曲面，用户可以采用自动分类使系统自行分析选择。若自动分类的结果不理想，则可点选曲面，再选择相应的曲面类型，如图5所示。
最后执行拟合曲面命令，系统按用户所选的曲面类型拟合出NURBS曲面，如图6所示。
3 正逆向混合模型重建
3．1 参数化建模概念
为了使产品能再设计，零件模型应易于修改。参数化设计方法将模型中的定量信息变量化，使之成为可任意调整的参数。对变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。在CAD中要实现参数化设计，建立参数化模型是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束和尺寸约束。结构约束指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等。尺寸约束通过尺寸标注进行约束，如距离、角度、半径等。工程约束指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值和逻辑上的关系来表示。
