劉孝峰+++王剛

摘 要：現(xiàn)如今，汽車工業(yè)是一個相對于其他產(chǎn)業(yè)而言，相對較成熟的產(chǎn)業(yè)，有著高度密集的技術(shù)，時常作為現(xiàn)代各種高新技術(shù)的一種載體。同時在汽車工業(yè)技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)處于核心的地位。隨著十幾年來經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國在汽車行業(yè)順應國際汽車行業(yè)的發(fā)展潮流的同時，綜合技術(shù)開發(fā)水平有了明顯的提高。文章基于逆向工程的車身設計應用，在掃描車身點云數(shù)據(jù)到建構(gòu)模型、檢驗數(shù)據(jù)、修改數(shù)字模型的這條技術(shù)路徑上，尋找出更為高效、優(yōu)質(zhì)的逆向工程設計方法，并應用到汽車行業(yè)中去。

關(guān)鍵詞：逆向工程；車身設計；研究

1 逆向工程的概念

在很多常見的工業(yè)生產(chǎn)中，如航空、汽車、模具等生產(chǎn)中，工程師長期以來都一直在追求如何才能獲得含有大量先進技術(shù)的高產(chǎn)量產(chǎn)品的目標。而這些產(chǎn)品通常都具有如下特點，不僅外面覆蓋的物件大多數(shù)都是美觀的，同時對于每一個構(gòu)件的精度要求也極高，時常還有可能帶有復雜的，在電腦上用普通的CAD在計算機上很難進行完成的幾何特征，必須采用一些特別的方式才能夠?qū)崿F(xiàn)。所以，在實際生產(chǎn)生活過程中，設計原形通常是制件模型或者是一些通過手工修改后的樣件。之后再使用一些手段將模型轉(zhuǎn)換成CAD模型，以此來輔助后續(xù)的計算機制造，快速制造一些原型工具，管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以及制造計算機的集成系統(tǒng)等先進技術(shù)，與此同時對其進行詳細的處理亦或是管理。這種技術(shù)是從實物樣品獲得數(shù)據(jù)模型，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展CAD系統(tǒng)中一種比較獨立的范圍，即我們上面所提的“逆向工程”，也可以稱作是反向工程。

2 逆向工程的特點

該設計方法與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計方法相比，主要的區(qū)別是：傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程通常先是進行概念設計，再進行CAD模型或者圖紙的設計，最后再制造出想要的產(chǎn)品。而現(xiàn)在的逆向工程產(chǎn)品生產(chǎn)過程是先進性CAD模型生成，再制造出想要的產(chǎn)品，它起源于對產(chǎn)品的精密測量以及質(zhì)量檢驗。因此在其產(chǎn)生和發(fā)展的階段，因為出發(fā)點、側(cè)重點亦或是應用環(huán)境等情況的不同，在不同的文章中有不同的概述。一般來說該工程首先會把先進產(chǎn)品的設備當做實物，把軟件或影像，比如：圖紙、程序、圖像、照片等，當做是研究對象，再利用一些現(xiàn)代的設計方法或者是設計原理、生產(chǎn)工程學、材料學等對關(guān)鍵的技術(shù)進行系統(tǒng)的分析研究和探索。最后開發(fā)出和它類似的更先進的產(chǎn)品。從廣義來講，逆向工程包括的方面有形狀反求、工藝反求以及材料反求等。在這一意義下，該工程可被定義為：逆向工程是指從實際物品中提取有關(guān)的信息來構(gòu)建CAD數(shù)字化技術(shù)模型和重建幾何模型技術(shù)的總稱。所以，計算機輔助幾何建模反求也許是對這一概念更為精確的表達，這篇文章所要表達的逆向工程就是這個概念。逆向工程技術(shù)是指不斷消化和吸收先進的生產(chǎn)技術(shù)，進而開發(fā)、設計、創(chuàng)新新的產(chǎn)品，是一種非常重要的技術(shù)手段。尤其對于那些曲面外形較復雜的零部件，逆向工程更為適用，可以作為該種構(gòu)件的主要設計方式。比如說汽車的外形覆蓋件，設計師經(jīng)常會按1：1的比例制作木模型或者陶土模型，之后把測量到的表面數(shù)據(jù)輸入到計算機中，再進行造型、修改、完善，最后通過CAM完成模具的制作。

3 該技術(shù)在國內(nèi)外的應用情況

現(xiàn)如今，很多的外形設計是還不能夠直接的通過計算機對某些物體，尤其是復雜的藝術(shù)造型、人體或動植物外形等的三維空間幾何設計。因此在對這些產(chǎn)品進行設計時，更喜歡用粘土、木材亦或是泡沫塑料制作初始的外形，然后再利用逆向工程設計方法把實物模型轉(zhuǎn)變成三維空間模型。另外，由于生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品外觀、使用效果等方面的因素，人們常需要對已經(jīng)做好的構(gòu)件進行局部的改造。因此在沒有三維空間模型的原始設計的情況下，如果可以把實物構(gòu)件在數(shù)據(jù)測量和處理的基礎上，建造和實際情況相符合的空間模型，對三維空間模型進行改造以后再進行產(chǎn)品的加工，這樣很明顯可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。所以，逆向工程在改造模型方面可以起到很大的作用。另一方面而言，現(xiàn)在的已經(jīng)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品被當作基準點進行其他產(chǎn)品的設計已經(jīng)成為現(xiàn)如今生產(chǎn)實物的一條重要理念?，F(xiàn)如今，我國與發(fā)達國家相比，設計制造方面還有很大的差距，利用逆向工程設計技術(shù)不但可以吸收來自國外先進的設計制造經(jīng)驗，還可以讓我國生產(chǎn)出來的產(chǎn)品設計是站在更高的起點上，加快了某些產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)速度。其次對于某些大型設備而言，如汽輪機組、航空發(fā)動機等，經(jīng)常會由于某個零部件的損壞而不能正常運行，這時如果使用逆向工程手段，可以很便捷地生產(chǎn)出這種零部件進行更換，這無疑提高了設備的利用率和使用年限。

4 逆向工程設計法的重要意義

我們國家，很多廠家常采用傳統(tǒng)的方式進行對車身的開發(fā)和改造，也就是說在設計車身和裝備工藝的制造和設計中，先是對汽車外形的模型進行塑造，然后制造主樣板、主圖板以及主模型，再完成汽車車身工藝裝備的結(jié)構(gòu)設計和制造，通過把主圖板、主樣板和主模型結(jié)合起來當做是形狀和尺寸的確定依據(jù)。因為上面所敘述的三個物品都是實際存在的物品，因此成本高，周期長，而且會在開發(fā)過程的環(huán)節(jié)中因多次傳遞造成形狀尺寸的累積誤差，因此精度較低，嚴重時甚至會影響對于車身的開發(fā)。另外還有一些廠家在設計時，使用了CAD技術(shù)和CAM技術(shù)，但在對于仿制產(chǎn)品或是輕手工進行局部的改造后，仍然使用一些較為傳統(tǒng)的測量技術(shù)去手機特征線上離散的坐標數(shù)值，之后輸入到計算機里，建立三維空間CAD模型處理方法，它有下面幾種限制，比如測量速度緩慢，時間長，且精度低，尤其是很復雜的曲面，離散點不能準確的對它的形狀做出定義，工程師簡單但卻重復的工作量十分大。國外有些先進的汽車制造企通常在成熟應用CAD/CAM技術(shù)后，把逆向工程里的先進技術(shù)運用到對于車身的設計以及制造上，同時設計出了一些很有用的對于逆向工程處理以及開的工具，進而實現(xiàn)縮短開發(fā)時間，提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。

5 結(jié)束語

逆向工程，作為一種新型的生產(chǎn)技術(shù)，在車身的設計應用中已經(jīng)很廣泛了。事實也證明，這種設計方法與傳統(tǒng)的方法比較有很大的優(yōu)勢，也有很大的作用。文章就逆向工程的概念、特點，以及現(xiàn)在國內(nèi)外上的應用和起到的作用，進行了簡單的分析，通過引起相關(guān)從業(yè)者的足夠重視，提高汽車生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

參考文獻

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