周子棟

（吉林大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022）

逆向工程技術(shù)在汽車車身造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周子棟

（吉林大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022）

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，逆向工程技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，成為了汽車制造重要的技術(shù)，應(yīng)重視該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使得汽車車身造型設(shè)計(jì)越來(lái)越能夠滿足人們的需求，符合現(xiàn)代人的審美觀。鑒于此，本文主要探討了逆向工程技術(shù)在汽車車身造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

逆向工程技術(shù)；汽車車身；造型設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，逆向工程技術(shù)在汽車車身造型設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)是說(shuō)如果設(shè)計(jì)圖以及模型不存在的情況下，根據(jù)已有的模型利用數(shù)字化技術(shù)重建模型，該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)來(lái)說(shuō)其自身的優(yōu)越性明顯，造型設(shè)計(jì)精確度以及效率等都非常高，設(shè)計(jì)的時(shí)間也較短，最大化的滿足了產(chǎn)品多元化以及個(gè)性化等需求。

1 逆向工程技術(shù)相關(guān)概述

1.1 逆向工程技術(shù)含義與原理

逆向工程也被稱為反求工程，主要對(duì)已有的樣品模型等，通過 3D 數(shù)字化技術(shù)相關(guān)測(cè)量設(shè)備迅速的確定各個(gè)產(chǎn)品的輪廓坐標(biāo)值，按照數(shù)據(jù)處理、重構(gòu)曲面結(jié)構(gòu)、編輯與調(diào)整后，使將圖檔轉(zhuǎn)向?yàn)橥ǔ５腃AD/ CAM 系統(tǒng)中，通過一定的加工模式來(lái)制作出要求的產(chǎn)品模型，迅速的將其制作并呈現(xiàn)出來(lái)，整個(gè)一系列的這樣的流程我們稱之為逆向工程。其通過一定的理論知識(shí)與技術(shù)方法，不斷的去研究產(chǎn)品的使用期限，掌握重要的技術(shù)使用，不斷的去改革。逆向工程深入的去尋找與產(chǎn)品相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)。但需要注意的一點(diǎn)是，該項(xiàng)技術(shù)不能把它看做是一種普通的復(fù)制，而是秉承著再設(shè)計(jì)的理念，使得產(chǎn)品發(fā)揮出更大的價(jià)值。通過逆向工程技術(shù)，能夠很快的顯現(xiàn)出基于產(chǎn)品模型的計(jì)算機(jī)視覺效果，在設(shè)計(jì)前期階段，對(duì)汽車車身造型設(shè)計(jì)采取嚴(yán)格的審核與評(píng)估，以便于呈現(xiàn)出良好的汽車造型，在市場(chǎng)中取得較大的優(yōu)勢(shì)。

1.2 逆向工程技術(shù)在車身造型設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)

該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是汽車制造業(yè)的一大跨越點(diǎn)，其自身有很大的優(yōu)勢(shì)，因此才能夠得到汽車界的認(rèn)可與應(yīng)用，其在車身造型設(shè)計(jì)中有很多的特點(diǎn)，比如實(shí)物反向，對(duì)現(xiàn)有的車身，包括各個(gè)配件采取測(cè)量與判斷，必須確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，才能夠更好的對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，反向獲取到一些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)功效反向、機(jī)能反向、構(gòu)造反向與材質(zhì)反向等等。軟件反向，其具體來(lái)說(shuō)并不只是在單一的闡述計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件，實(shí)質(zhì)真正表明車身設(shè)計(jì)、繪圖、設(shè)計(jì)要求與規(guī)范等一系列的技術(shù)程序。影響反向，它不依賴實(shí)物，也不會(huì)去僅憑技術(shù)程序執(zhí)行，將音視頻與圖紙相結(jié)合規(guī)劃車身設(shè)計(jì)方案。

2 逆向工程技術(shù)在汽車車身造型設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 逆向工程技術(shù)在汽車造型設(shè)計(jì)中的流程分析

現(xiàn)今階段，最普遍使用的逆向工程軟件是Imageware，其自身的優(yōu)勢(shì)顯而易見，涵蓋了多種應(yīng)用設(shè)備，來(lái)更好的為逆向工程設(shè)計(jì)工程提供有效的點(diǎn)云處理方法與曲面重構(gòu)性能。下面來(lái)具體的分析一下該項(xiàng)技術(shù)的具體流程，數(shù)據(jù)采集，其是該項(xiàng)技術(shù)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要步驟，也是最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)階段，其方式有兩種，分別是是接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量，第二種比第一種效率要好，而且在具體的運(yùn)行中使用較多，也存在一定的局限性，無(wú)法保證其準(zhǔn)確性。測(cè)量需要最先確定坐標(biāo)系，一般將汽車前梁的中間作為坐標(biāo)起始點(diǎn)，以后明橫軸，以右明縱軸，以上明立軸，這樣才可以保證測(cè)量的數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)研究與曲面重構(gòu)做好準(zhǔn)備工作。

數(shù)據(jù)處理在該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用中發(fā)揮著重要的作用，其涉及到了多個(gè)方面，數(shù)據(jù)重定位，在進(jìn)行逆向工程設(shè)計(jì)階段會(huì)使用較多的數(shù)據(jù)，如果單單靠一個(gè)坐標(biāo)系測(cè)量還不足，通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化的稱之為過噪聲區(qū)間，假如沒有及時(shí)的清除噪聲源，會(huì)使得模型與實(shí)際不一致。采取人工清理噪音源、高斯濾波等等是比較普遍的方法。數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)，測(cè)量數(shù)據(jù)過于繁雜，工程較大，而且數(shù)據(jù)量較大，假如出現(xiàn)同樣的數(shù)據(jù)，不光處理較為繁瑣，而且曲面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也無(wú)法保證，針對(duì)于這一種情況可以采取隨機(jī)抽樣、適當(dāng)減小等措施，避免這一問題出現(xiàn)。數(shù)據(jù)插補(bǔ)，通過使用區(qū)域分布點(diǎn)的信息插值殘缺部位的坐標(biāo)點(diǎn)，在很大程度上可以呈現(xiàn)出模型的數(shù)據(jù)信息，如圖1所示，零件應(yīng)先經(jīng)過數(shù)據(jù)測(cè)量與采集，再進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，確定CAD重建模型，CAM需生成NC文件，經(jīng)過模具加工，才能使得模具成型，但有一個(gè)前提，必須滿足量產(chǎn)復(fù)制的要求。以某款Porsche汽車模型采取車身逆向造型設(shè)計(jì)為例，都應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理，然后進(jìn)行多邊形的補(bǔ)綴與完善，針對(duì)于輪廓線還應(yīng)探索編輯，注重分析曲面的重建構(gòu)造，曲面產(chǎn)生的偏差需要仔細(xì)的研究與分析，不足的地方應(yīng)及時(shí)的修改，最大限度的能夠滿足CAD汽車車身曲面模型。

圖1 逆向工程技術(shù)流產(chǎn)圖

2.2 曲面重構(gòu)與評(píng)估

曲面重構(gòu)是指通過分析好的數(shù)據(jù)信息來(lái)建造實(shí)體模型，通常會(huì)運(yùn)用曲面重建與直接擬合這兩部分方式，第一種是通過把測(cè)量點(diǎn)擬成多種曲線，根據(jù)曲線組成車身的基本形態(tài)等等。第二種是利用空間點(diǎn)組裝為曲面呈現(xiàn)的車身形態(tài)，在曲面構(gòu)造過程中，自由曲面是具有一定的困難的，重建時(shí)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)曲面次序，確保它們的方向相同，只有這樣才可最大限度的防止產(chǎn)生交叉曲面的情況，在這樣的流程中，需要遵循大曲面領(lǐng)先、過渡面隨后的準(zhǔn)則。全面的領(lǐng)會(huì)理解車身模型的特征，恰如其分的把它們區(qū)分為不同的部分，確保一個(gè)單塊就擁有高低不平性，才可以使得后面的工作能夠及時(shí)的做出調(diào)節(jié)與分析。

曲面在重建工作中應(yīng)注意一些事項(xiàng)，比如詳細(xì)的了解測(cè)量車身的具體部分與性能，判斷車聲有無(wú)變形或者有無(wú)聲音的情況，縱觀全方面來(lái)解析曲面的曲度能否達(dá)到規(guī)定與要求，還有車身的曲面細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)決定失敗，應(yīng)嚴(yán)格的對(duì)待。歸根結(jié)底，曲面評(píng)估既要確保車身的整體性能，更要最大化的確保汽車車身的外觀，做到車身美麗體面，符合大眾消費(fèi)者的審美觀。在曲面擬合過程中使用一定的車身造型技術(shù)向曲線等轉(zhuǎn)變，能夠呈現(xiàn)出不錯(cuò)的造型外貌，在逆向工程技術(shù)中，曲面結(jié)構(gòu)也有這獨(dú)特的特征，曲面數(shù)據(jù)較散且雜亂，所以通常不會(huì)采取普通的曲面構(gòu)造方式；曲面的對(duì)象一般不會(huì)通過單張曲面所組成，具體來(lái)說(shuō)是通過幾張曲面采取蔓延、交接、縮減等組成；如圖2所示汽車造型設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)油泥模型來(lái)制定曲圖分塊方案，再對(duì)模型進(jìn)行信息采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，缺少的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)的補(bǔ)上，需要注重對(duì)曲線曲面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并且拼接、精修都應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，一定保持?jǐn)?shù)據(jù)的質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)估，最后再全面的進(jìn)行汽車車身造型審查，曲面結(jié)構(gòu)在這一步中至關(guān)重要，因此需要全面的考慮各種因素。逆向工程技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為汽車制造業(yè)提供了有效的思路，具體的事物可以隨時(shí)的向模型轉(zhuǎn)變。在此強(qiáng)調(diào)的是逆向工程設(shè)計(jì)不局限于單一的重建構(gòu)造，它真正意義上是根據(jù)不同的措施不斷的去完善與提升。

圖2 曲面結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)語(yǔ)

逆向工程技術(shù)具有較強(qiáng)的應(yīng)用性，涉及到多方面，是一項(xiàng)較為先進(jìn)與優(yōu)秀的技術(shù)，可加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，提升汽車車身的性能與雅觀，也為汽車在后面研究設(shè)計(jì)工作提供了有效的導(dǎo)向。因此應(yīng)大力宣傳與推廣逆向工程技術(shù)在汽車車身造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，促進(jìn)汽車制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。只有這樣才能夠最大限度的為汽車制造企業(yè)獲取經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

[1]諸剛．逆向工程技術(shù)在汽車后視鏡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．工程塑料應(yīng)用,2015,(3):76-79．

[2]王巍．逆向工程技術(shù)及其在汽車研發(fā)中的應(yīng)用[J]．科技與創(chuàng)新,2016,(5):115．

U463.82

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1671-0711（2017）08（下）-0107-02