逆向工程在車身設計中的應用研究

摘要：在進行車身設計時，可將逆向設計技術與傳統的設計方法結合起來優勢互補，必將提高車身設計的質量和效率，進而縮短整車開發的周期并降低成本。

關鍵詞：逆向工程；車身設計；數據處理

中圖分類號：U463.82文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0027-01

逆向工程是一種對已有產品進行分析、深化和再創造的過程，它能明顯的縮短設計周期，在很多方面都有廣泛的應用，尤其是在車身設計方面。

1傳統車身設計

傳統的車身設計主要分為初步設計和技術設計兩個階段，整個開發過程是從制作1∶5的油泥模型和全尺寸的立體模型開始的，然后設計人員要根據油泥模型繪制出所有車身圖紙和模具加工圖紙。設計過程所遵循的順序是由外及內，由模型到圖紙。整個設計過程是通過實物、模型、圖紙和樣板來傳遞信息的，它有以下幾個缺點：任何設計細微的改變，都將導致主模型和大量圖紙的修改，增加工作量，延長開發周期；單向不可逆的過程，車身如果定型，想要修改又將是極其繁瑣的。

2運用逆向工程進行的車身設計

逆向工程也叫反求工程，是把實物轉化為CAD模型數字化技術、幾何模型重構技術和產品制造技術的總稱。主要包括三個過程：數據采集、數據處理、曲面擬合重構。

①數據采集。逆向工程中數據采集是很重要的一步，它是進行下面工作的基礎，隨著傳感器等技術的發展，出現了較多的數字化技術和方法，根據數字化設備采集數據的方式將數據采集方法分為：接觸式數據采集和非接觸式數據采集。車身是一個高度復雜的曲面結合體，它的外表面大，車體跨度大，對零件間配合要求嚴格且車身內部較繁瑣緊湊，使用一般的接觸式測量儀效果不明顯，因此現被廣泛使用的是激光為代表的三坐標測量儀。

②數據處理。由數據采集獲得的原始數據，都是一些孤立的測量點，點與點之間沒有連接關系，必須對其進行處理，以滿足后續工作的要求。激光三維數字化儀測量所得到的數據量較大，在進行測量時，難免會引入誤差，稱其為“跳點”和“壞點”，進行曲面造型時，它們對曲面的光順性影響較大，所以需要對其處理，可用直觀檢查法，通過圖形終端用肉眼直接將與截面數據點集偏離較大的點或存在于屏幕上的孤立點剔除。這種方法適合于數據的初步檢查，可從數據點集中篩選出一些偏差比較大的異常點；對于偏差很小的異常點可使用曲線檢查法。

③曲面擬合重構。數據點云經過處理后，下面要進行的是數據的分割。數據分割是根據復雜曲面的曲面片類型，將“點云”數據分割成同類曲面片的數據子集，使測量數據分類轉變為造型數據，方法是根據每一個自然曲面，將測量點分割的同時并確定每一個點集屬于哪種曲面，就可以進行曲面擬合了。

逆向工程可以避免傳統的車身設計方法中每個設計階段都要反復進行的平面圖形和立體模型制作的過程，以致新產品的開發設計周期長、工作量大。但僅僅使用逆向工程會產生以下問題；數據量大，調取數據困難；數據采集過程中存在誤差，導致精度不高；處理點云時，由于測量范圍的限制，點云的擬合拼接受到多種因素的干擾；曲面擬合如何解決曲面重構中算法效率問題，使之快速實現曲面重構。

3正、逆向設計的混合建模

傳統車身設計它的優勢在于特征造型和實體造型，對零件特征的編輯修改比較方便；逆向設計它的優勢在于測量數據點的強大處理功能和復雜自由曲面的設計。車身曲面是一種很復雜的曲面，需要把正向設計和逆向設計結合起來，優勢互補，即正逆向混合建模。

利用正、逆向設計技術進行混合建模的思路具體如下：首先使用三維數據測量儀對車身進行數據采集，獲取點云數據；然后通過逆向工程軟件拼合、去噪、精簡、調整后得到工程技術人員所需要的點、曲線、曲面，將處理后的點、曲線、曲面數據經通用的數據模式輸入到正向設計軟件中，運用正向設計軟件對其進行再設計，也即是實現改型設計。這種設計思路既保留了逆向設計的優勢，又利用了正向設計軟件強大的實體和曲面建模功能，明顯縮短了車身開發周期，提高了車身開發質量，并且便于對其進行再創造和改進，有助于將參數化設計、虛擬仿真設計等正向設計方法融入到逆向設計中來。

4結語

在科技高度發達的今天，高效率的車身設計是很重要的，混合使用正向、逆向設計可有效提高車身設計的質量和效率。

參考文獻：

[1] 金濤，陳建良，童光水.逆向工程技術研究發展[J].中國機械 工程，2002，(16).