工业设计中逆向设计思路初探论文

　　摘要：随着工业水平的不断提高，人们的生活质量以及审美的水平都随之提高，互联网的推广，众多的消费者对于产品的要求不再局限于质量的提高，对于产品的外在美观以及品味的要求也在不断的提高，人们已经不再满足于产品的基本的功能，这些因素的产生决定着产品在市场的竞争力以及销售的曲线。对于如何的满足市场的需求，设计的产品在外观以及质量上同时占据上位，逆向设计思路在工业设计中的出现无疑为最好的解决办法，本文将通过对产品中的设计来分析逆向设计的思路以及在工业设计中的应用。
　　关键词：工业设计；逆向设计；思路；分析
　　事物都具有相对性，正反两个方向来维持着平衡，对于逆向设计思路的存在，正向设计思路无疑是设计另一种存在。正向设计是一种从没有到有的过程，一般的情况下，这种设计方法对产品的预见性比较的差，必须需要通过多次的实验来测试它的性能，成本比较的高。而逆向设计思路相对于正向设计而言，其是一种具有先进性和创新性的设计方法，是从实物到数字模型的一个方向的设计优化的过程。逆向设计思路的使用范围比较的广泛，尤其是在一些设计比较复杂的工业设计当中，这种设计思路对于产品的开发速度以及美感的提升有着一定的推动作用。
　　1逆向设计简介以及应用
　　逆向设计的过程是指产品的设计师从产品的实物的表面进行相关的数字化的处理，例如一些数据的采集和数据的处理，并且利用可实现的逆向三维造型的设计的软件来重新的构造产品的三维的CAD模型，然后再进一步的利用CAD等画图系统来进行数据分析、再设计、编程、加工的过程。逆向设计的使用通常用于产品的外观设计。由于逆向的对象不同，逆向的设计可以分为三个类别：实物逆向设计、软件逆向设计以及影像逆向设计。在工业的设计中主要运用到逆向设计思路的主要有以下几个方面：1）新产品的开发和设计，主要是用来对新产品的外形的创新设计以及外观的改型设计；2）对原有的产品的`复制，重新还原产品的相关的设计数据；3）对一些损坏或者磨损的产品进行还原；4）在产品的生产过程中，一个产品的设计中必用比较复杂的一些设计，逆向设计会对复杂的产品的特征进行断面的设计提取数据；5）用于数字化模型的相关检测，例如可以检测到产品的形变数据、焊接的质量等问题，还可以进行模型之间的比较；6）在美学以及工程的设计中拥有同等的重要地位，例如在对交通工具的设计领域当中，就广泛的采用了真实比例的模型来评估产品的美学和工程对于批量的生产是否符合，在此时，逆向设计就会在当中起着重要的作用。
　　2逆向设计的硬件条件
　　在逆向设计的过程中，设计师需要对设计物进行三维数据的采集。所以，硬件检测设备是逆向设计实施的核心。目前为止所使用到的物体的三维测量方法主要分为两大类：接触式测量和非接触式测量，其中接触式测量比较的传统，在对物体进行测量的过程中，需要将测量的探头和模型的表面进行接触，这种传统的测试方法现在发展已经比较的成熟，它的主要优点就是测量的精度比较的高，对被测的模型在材料和外形方面没有特殊的一些要求，如果对物体的表面特征的曲面进行测量，采用这种测量方法非常的合适。但是，需要注意的是使用这种测量的方法需要接触的模型的表面，有可能会出现模型表面划伤或者探头划伤的问题，所以不能对一些比较薄或者软材料的物体进行测量，在测量的过程中需要注意测量的速度。非接触式测量方法主要是在现代的测量的基础上，将电子学、计算机、信息处理等科学技术结合为一体的测量技术。与传统的接触性测量方法相比较，非接触型测量方法具有众多的优点：扫描的速度快、扫描的精度高等特点。目前比较具有代表性的非接触型的测量方法主要有激光三角法以及投影光栅法。
　　3逆向设计的软件条件
　　常见的CAD建模软件主要是应用到正向的设计当中，与其相比，逆向的软件条件需要具备数据处理、特征识别、曲线修改以及高级的几何处理、CAD集成等优点。到目前为止，主要运用到逆向思维设计的专业软件有四大类，一些比较大型的CAD软件也会运用到逆向的设计当中。而对于一些学习工业设计的学生和设计师而言，使用比较多的是三维建模软件是Rhino或者Alias，Rhino具有相应的逆向设计的插件，Rhino的使用可以快速的在原有的模型基础上快速的重新构造出模型的曲面，并且高精度和光滑度。但是Alias是截止到目前最专业的设计软件，它的主要特点是将正向设计和逆向设计结合在一起。虽然用于逆向设计的软件非常的众多，但是它们的本质是相同的，利用现有的软件提供的各种使用工具，按照一定的逆向思维，将建模的策略、结构的分析以及设计的流程相结合，更好的完成曲面的设计。
　　4逆向设计的流程
　　在逆向的设计当中数据的采集、数据的处理以及模型的重新构造是产品设计的三大关键：1）模型的数据采集是对产品进行逆向设计的第一步，一般的情况下，根据需要测量的模型的材料以及结构主要有接触式测量和非接触式测量来完成的。2）数据的处理结果最终会影响到产品的质量，在数据处理阶段一般会对模型进行数据的预处理、数据的分块、数据的光顺、数据优化以及模型的特征提取等工作。3）模型的重新构建主要有三种方案：a.以B-Spline或者NURBS曲面为构造基础的曲面构造法；b.以三角Bezier曲面为构造基础的曲面构造法；c.以多面体面为构造基础的曲面构造法。
　　5总结
　　逆向设计方法在工业的设计当中是一种先进的技术，对工业的设计本身而言只是一种用于设计的手段，它和设计师的理念以及创意并没有很大的关系，但是，不可忽视的是这种设计手段对设计师的理念以及创意的实施起到了重要的实现作用。相信在不久的将来，逆向设计会达到一个新的高度，为工业的设计带来意想不到的效果，满足市场不断提高的需求。
　　参考文献：
　　[1]杨艳红,钟相强.工业设计中产品的逆向设计方法研究.机械设计,2013,10.
　　[2]李雄.基于Alias的逆向工业设计实践研究.工业设计工程,太原理工大学,2012.