淺談逆向設計理念在汽車設計中的應用和分析

王莉庭

（昆明理工大學藝術與傳媒學院，云南 昆明 650500）

在國內激烈的汽車市場中，逆向設計在汽車設計中顯得尤為重要，它可以縮短研發周期、提高效率，讓汽車企業在激烈的市場競爭中占據穩固地位。同時，也可以消化、轉化先進技術。所以，逆向設計是可以迅速提升我國汽車車身研發水平的重要手段之一。對此汽車公司應該采用逆向設計，做到消化、吸收、改進、創新，縮短與世界水平之間的差距，從而逐步培養自己的自主研發能力。

一、逆向設計

（一）逆向設計概念

逆向設計又稱反求設計，它是在僅有產品的模型或實物模型的時候，通過測量得到一定的數據，從而建立起數字模型，把數字模型應用于產品的分析中，并進行自主創新設計的過程。

（二）數據采集方式

逆向設計數據采集，主要借助手持式三維激光掃描儀對汽車表面進行掃描，得到點云數據，并導入逆向設計軟件進行點云和多邊形處理，基于NURBS曲面重構，對面面鏈接處的多邊形數據進行曲面擬合和質量分析。通過NURBS曲面重構技術可快速改進產品原型，為汽車開發提供重要途徑。

（三）主要應用

逆向設計通常是應用于產品外觀表面的設計，在飛機、汽車、工藝美術品和模具等行業的設計和制造中。由于產品造型的逆向設計有起點低、成本低、周期短、易改型、易創新等特性，自出現以來便受到了現代工業設計師的關注。目前該技術在下面幾方面得到了廣泛應用：

1.用于汽車、游艇等具有較復雜曲面的外型產品的修復與改型設計中；

2.用于設計與制造個性化的產品，如人體的擬合、太空服裝設計、助力假肢設計等；

3.根據甲方客戶樣件進行模具設計時，可大大提高效率。

二、逆向設計的優劣勢

（一）優勢

1.縮短產品開發周期

將該技術應用于汽車車身造型階段，可以快速提供樣品的外形特征，從而對其幾何外形進行修改，實現產品的快速改形，加快設計進程。

2.降低生產成本

眾所周知，資金的積累、技術的積累、人才的積累是車身開發過程中所必需的。直接對一款成熟的車型進行逆向設計，能迅速找到產品的優異形態并降低生產成本。

3.提高成功率

相對來說，逆向設計對于汽車開發可以規避很多風險，比如車身的外觀造型，以及車內部空間等直觀可見的問題都可以降低風險率，所以，對于成熟車型的逆向設計的成功率相對較高。

（二）劣勢

1.技術的局限性

逆向工程技術是可以迅速解決提升我們汽車車身研發水平的重要手段之一，是我們提升汽車的自主研發能力，趕上世界水平的唯一辦法，應該采取逆向設計，向前端學習，從而在消化、吸收的基礎上改進創新。然而對于逆向設計也有一定的弊端，因為逆向實際通常是針對產品外觀表面的設計。對于設計的流程和體系、選用的材料、制作的工藝等方面的問題都是逆向設計無能為力的。

2.消費者需求提高

隨著中國汽車行業的發展，消費者也日益走向成熟和理性，除了對車的外觀和空間的基本要求外，會更加重視汽車其他方面的性能，而這些都是逆向設計所不能實現的。

三、典型實例

將汽車逆向設計運用在汽車車身設計上，同樣是一項綜合性很強的工作。它是一種“從有到無”的過程。換句話來說，就是根據已有產品的模型通過三維掃描儀逆向導入并配置數據實現可視化和逆向設計。

（一）數據采集

首先確定需要逆向設計的車型，之后將車型通過三維激光掃描儀對其表面進行掃描，得到點云數據，完成點云數據的三角網格化后得到三角面，如圖1。

（二）曲面分析

首先主要是對整體形態與局部形態的分析，其次要把握好過渡曲面與基礎面之間的曲率。

（三）建立重構曲面

根據點云數據面的曲度、趨勢，提取一定的特征線，以輪眉線開始，向車身開始搭面，將NURBS數據集成到網格和掃描數據中，完成逆向建模后的汽車曲面重構，如圖2。

圖1

圖2

四、總結

基于逆向設計的應用，首先我們應該在吸收的基礎上，建立自身的模型，通過逐步完善，從而形成自己的產品。這對我國當前汽車工業的發展具有一定意義。從設計師角度來說，應該對比原始數據進一步調整和創新設計。在精準把握逆向造型質量的前提下,學會用更多的方法和思路對其進行創新設計，讓逆向設計為產品創新設計提供動力。

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