阅读本文，您将了解如下信息： 

● 工业领域中逆向工程的概念

● 逆向工程在泵行业中的应用场景

● AIPump的逆向工程模块介绍及操作演示

在文末，还有关于泵逆向工程的一个小调查，您的看法对我们非常重要，感谢您帮助我们做的更好！

 1、逆向工程简介 

现代制造业的全球化与市场化[1]使得工业产品的竞争愈加激烈，采用CAE相关技术来提高产品的设计、制造效率，缩短研发周期，已经广泛地被各类企业采用，以保持和增加竞争力，逆向工程也因此而生。

逆向工程是指用一定的工具和方法，对模型进行测量[2]，根据测量数据重构被测对象，从而为产品的设计、改进提供帮助。逆向工程包括几何反求、工艺反求和材料反求等几个方面，其中几何反求也就是被测对象的三维模型重构是最基础、较重要、应用最广泛的逆向工程。

 2、逆向工程在泵行业有哪些作用？

（1）改型设计

当设计需求与现有的产品序列相比差异较大，可以通过对参数相近的叶轮进行逆向工程，以进行改型或仿形设计。

（2）产品复制

通过对现有产品的测量和重构，以再现原产品的设计意图。

（3）质量控制

通过对产品建立数字化模型，可以进行各类力学分析，以检测产品设计和制造的合理性、正确性、可靠性[3]。

（4）故障诊断

对于运行出现故障的产品，尤其是新研发产品，通过逆向工程得到实际成品的三维模型，从而进一步分析故障产生的原因和环节，为质量控制提供反馈。

（5）建立产品数据库

将企业的现有产品序列进行数字化模型重构后，建立产品数据库。三维模型提供的数据信息远超二维图纸，因而在后续的加工制造、力学分析中，能够有效的管控数据误差。

（6）学习和应用其他领域的先进技术

对于泵来说，扬程和效率是最基础的参数。扬程决定泵是否能起到抽水的作用，效率则与能耗有关，直接影响着泵运行的经济效益。而实际上，影响水泵发挥作用和经济效益的因素还有很多。例如在含沙水流中，泥沙的作用会加剧泵叶轮的空蚀和磨损[4]。利用仿生学的思想，对具有防磨损的生物外表结构进行逆向工程，并应用到泵设计中，也是非常先进的延长泵使用寿命的思路。

 3、AIPump的逆向工程模块介绍及操作演示 

在理想情况下，叶轮是一个旋转对称的几何体，泵叶轮的几何定义可以分为三部分特征，即前盖板、后盖板和叶片。在三维模型重构中，只要这三个要素的数据具备了，那么理想情况的叶轮模型也就已经被完全定义了。因此，最简单的叶轮重构过程既是通过定义这三个特征的数据文件（hub.curve、shroud.curve、blade.curve和叶片数）来重构叶轮三维几何。最复杂的叶轮重构过程，则是通过三维测量设备对叶轮模型进行数据采集（大多采用非接触式测量，尤以光学测量法应用最为广泛），形成点云文件后，经过一般的降噪处理，同时还需要经过手动的孔洞修复，数据精简，特征提取，曲面重建，最终完成叶轮的重构。

 3.1基于curve文件的叶轮逆向工程 

在AIPump中，基于curve文件对叶轮进行几何重构只需要简单的几个步骤，并可以进一步对叶轮的几何参数进行修改，以满足改型设计的需求。具体操作流程如下：

0. 运行AIPump，点击文件→新建→叶轮设计。选择“逆向拟合”，点击下一步，进入导入向导。

1. 输入叶片数量，设置源文件的长度单位和旋转轴。

2. 选择Curve文件，并设置hub.curve、shroud.curve、blade.curve的读取路径，点击下一步。

3. 进入模型重构页面，待逆向处理过程完毕后，会显示原模型和重构模型，点击下一步。

4. 进入重构模型的编辑修改窗口，在该窗口内可以对相关的几何参数进行调整，完成对原叶轮的改型设计。

 3.2 基于三维模型的叶轮逆向工程 

更进一步，AIPump还支持基于三维模型的叶轮逆向工程，即通过step三维模型文件，进行模型重构，并以此为基础，进行叶轮改型设计。具体操作流程如下：

0. 运行AIPump，点击文件→新建→叶轮设计。选择“逆向拟合”，点击下一步，进入导入向导。

1. 输入叶片数量，设置源文件的长度单位和旋转轴。

2. 选择Step文件，并设置源文件的读取路径，点击下一步。

3. 进入模型定义页面，分别对流道的前盖板、后盖板、叶片面和叶轮进口进行定义，完成后点击“生成curves”，当curve生成成功后，点击确定。

4. 进入模型重构页面，待逆向处理过程完毕后，会显示原模型和重构模型，点击下一步。

5. 进入重构模型的编辑修改窗口，在该窗口内可以对相关的几何参数进行调整，完成对原叶轮的改型设计。

 3.3 基于三维扫描数据的叶轮逆向工程 

AIPump对叶轮逆向工程的长期目标，是完成基于三维扫描数据对泵叶轮进行逆向工程。从获得点云数据开始，智能化、自动化对原始几何文件进行降噪处理、坐标系建立、点云对齐、数据精简、特征提取、错漏数据修复、曲面重构、三维几何重构等处理环节，最终获得适用于工业加工、改型设计、各类物理场分析所需要的多种通用格式的三维模型文件。

参考文献：

[1] 王鑫龙, 孙文磊, 张建杰,等. 基于点云数据的逆向工程技术研究综述[J]. 制造技术与机床, 2018(2):49-53.

[2] 周耀新, 王宏涛, 刘巧云. 逆向工程技术概论[J]. 机械设计, 2005, 22(s1):3-4.

[3] 张宇, 龚亚军, 曾保平,等. 基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟[J]. 舰船科学技术, 2016, 38(23):94-97.

[4] 张自超, 王福军, 陈鑫,等. 基于改进欧拉算法的双吸离心泵泥沙磨损特性研究[J]. 农业机械学报, 2017, 48(3):124-133.