周子棟

（吉林大學，吉林 長春 130022）

逆向工程技術在汽車車身造型設計中的應用

周子棟

（吉林大學，吉林 長春 130022）

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，逆向工程技術也越來越先進，成為了汽車制造重要的技術，應重視該項技術的應用，使得汽車車身造型設計越來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在汽車車身造型設計中的應用。

逆向工程技術；汽車車身；造型設計；應用

隨著科學技術的不斷發(fā)展，逆向工程技術在汽車車身造型設計中得到了廣泛的應用，該項技術是說如果設計圖以及模型不存在的情況下，根據(jù)已有的模型利用數(shù)字化技術重建模型，該項技術與傳統(tǒng)的技術來說其自身的優(yōu)越性明顯，造型設計精確度以及效率等都非常高，設計的時間也較短，最大化的滿足了產(chǎn)品多元化以及個性化等需求。

1 逆向工程技術相關概述

1.1 逆向工程技術含義與原理

逆向工程也被稱為反求工程，主要對已有的樣品模型等，通過 3D 數(shù)字化技術相關測量設備迅速的確定各個產(chǎn)品的輪廓坐標值，按照數(shù)據(jù)處理、重構曲面結(jié)構、編輯與調(diào)整后，使將圖檔轉(zhuǎn)向為通常的CAD/ CAM 系統(tǒng)中，通過一定的加工模式來制作出要求的產(chǎn)品模型，迅速的將其制作并呈現(xiàn)出來，整個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與技術方法，不斷的去研究產(chǎn)品的使用期限，掌握重要的技術使用，不斷的去改革。逆向工程深入的去尋找與產(chǎn)品相關的各項技術。但需要注意的一點是，該項技術不能把它看做是一種普通的復制，而是秉承著再設計的理念，使得產(chǎn)品發(fā)揮出更大的價值。通過逆向工程技術，能夠很快的顯現(xiàn)出基于產(chǎn)品模型的計算機視覺效果，在設計前期階段，對汽車車身造型設計采取嚴格的審核與評估，以便于呈現(xiàn)出良好的汽車造型，在市場中取得較大的優(yōu)勢。

1.2 逆向工程技術在車身造型設計中的特點

該項技術的應用是汽車制造業(yè)的一大跨越點，其自身有很大的優(yōu)勢，因此才能夠得到汽車界的認可與應用，其在車身造型設計中有很多的特點，比如實物反向，對現(xiàn)有的車身，包括各個配件采取測量與判斷，必須確保測量數(shù)據(jù)的準確性，才能夠更好的對其進行評估，反向獲取到一些設計數(shù)據(jù)，并且實現(xiàn)功效反向、機能反向、構造反向與材質(zhì)反向等等。軟件反向，其具體來說并不只是在單一的闡述計算機相關軟件，實質(zhì)真正表明車身設計、繪圖、設計要求與規(guī)范等一系列的技術程序。影響反向，它不依賴實物，也不會去僅憑技術程序執(zhí)行，將音視頻與圖紙相結(jié)合規(guī)劃車身設計方案。

2 逆向工程技術在汽車車身造型設計中的具體應用

2.1 逆向工程技術在汽車造型設計中的流程分析

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)勢顯而易見，涵蓋了多種應用設備，來更好的為逆向工程設計工程提供有效的點云處理方法與曲面重構性能。下面來具體的分析一下該項技術的具體流程，數(shù)據(jù)采集，其是該項技術在進行設計的重要步驟，也是最為關鍵的基礎階段，其方式有兩種，分別是是接觸式測量和非接觸式測量，第二種比第一種效率要好，而且在具體的運行中使用較多，也存在一定的局限性，無法保證其準確性。測量需要最先確定坐標系，一般將汽車前梁的中間作為坐標起始點，以后明橫軸，以右明縱軸，以上明立軸，這樣才可以保證測量的數(shù)據(jù)更加的準確，才能夠為后續(xù)的數(shù)據(jù)研究與曲面重構做好準備工作。

數(shù)據(jù)處理在該項技術運用中發(fā)揮著重要的作用，其涉及到了多個方面，數(shù)據(jù)重定位，在進行逆向工程設計階段會使用較多的數(shù)據(jù)，如果單單靠一個坐標系測量還不足，通過對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化的稱之為過噪聲區(qū)間，假如沒有及時的清除噪聲源，會使得模型與實際不一致。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，測量數(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)構的質(zhì)量也無法保證，針對于這一種情況可以采取隨機抽樣、適當減小等措施，避免這一問題出現(xiàn)。數(shù)據(jù)插補，通過使用區(qū)域分布點的信息插值殘缺部位的坐標點，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，零件應先經(jīng)過數(shù)據(jù)測量與采集，再進行數(shù)據(jù)預處理，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，但有一個前提，必須滿足量產(chǎn)復制的要求。以某款Porsche汽車模型采取車身逆向造型設計為例，都應對數(shù)據(jù)進行采集與處理，然后進行多邊形的補綴與完善，針對于輪廓線還應探索編輯，注重分析曲面的重建構造，曲面產(chǎn)生的偏差需要仔細的研究與分析，不足的地方應及時的修改，最大限度的能夠滿足CAD汽車車身曲面模型。

圖1 逆向工程技術流產(chǎn)圖

2.2 曲面重構與評估

曲面重構是指通過分析好的數(shù)據(jù)信息來建造實體模型，通常會運用曲面重建與直接擬合這兩部分方式，第一種是通過把測量點擬成多種曲線，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組裝為曲面呈現(xiàn)的車身形態(tài)，在曲面構造過程中，自由曲面是具有一定的困難的，重建時應特別強調(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，需要遵循大曲面領先、過渡面隨后的準則。全面的領會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，確保一個單塊就擁有高低不平性，才可以使得后面的工作能夠及時的做出調(diào)節(jié)與分析。

曲面在重建工作中應注意一些事項，比如詳細的了解測量車身的具體部分與性能，判斷車聲有無變形或者有無聲音的情況，縱觀全方面來解析曲面的曲度能否達到規(guī)定與要求，還有車身的曲面細節(jié)，細節(jié)決定失敗，應嚴格的對待。歸根結(jié)底，曲面評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，符合大眾消費者的審美觀。在曲面擬合過程中使用一定的車身造型技術向曲線等轉(zhuǎn)變，能夠呈現(xiàn)出不錯的造型外貌，在逆向工程技術中，曲面結(jié)構也有這獨特的特征，曲面數(shù)據(jù)較散且雜亂，所以通常不會采取普通的曲面構造方式；曲面的對象一般不會通過單張曲面所組成，具體來說是通過幾張曲面采取蔓延、交接、縮減等組成；如圖2所示汽車造型設計應根據(jù)油泥模型來制定曲圖分塊方案，再對模型進行信息采集，并進行數(shù)據(jù)處理分析，缺少的數(shù)據(jù)應及時的補上，需要注重對曲線曲面的結(jié)構進行分析，并且拼接、精修都應認真仔細，一定保持數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在此基礎上進行評估，最后再全面的進行汽車車身造型審查，曲面結(jié)構在這一步中至關重要，因此需要全面的考慮各種因素。逆向工程技術的發(fā)展與應用為汽車制造業(yè)提供了有效的思路，具體的事物可以隨時的向模型轉(zhuǎn)變。在此強調(diào)的是逆向工程設計不局限于單一的重建構造，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)構圖

3 結(jié)語

逆向工程技術具有較強的應用性，涉及到多方面，是一項較為先進與優(yōu)秀的技術，可加快設計的進度，提升汽車車身的性能與雅觀，也為汽車在后面研究設計工作提供了有效的導向。因此應大力宣傳與推廣逆向工程技術在汽車車身造型設計中的應用，促進汽車制造業(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)濟效益與社會效益。

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U463.82

A

1671-0711（2017）08（下）-0107-02