在汽车车身造型设计中的应用-逆向工程技术

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1.车身逆向工程设计概念
Imageware作为著名的逆向工程软件，广泛应用于汽车、航空、航天、家电、模具、计算机零部件领域。它采用先进的NURBS曲面模型，具有强大的点云处理和曲面重构功能，并且可以和UG软件进行无缝链接。Im—ageware逆向工程软件的主要产品有：①surfacer逆向工程工具和class
I曲面生成工具；②verdict用于对测量数据和CAD数据进行对比评估；③Build
it用于提供实时测量能力，验证产品的制造性；④RPM用于生成快速成型数据；⑤vjew功能与verdict相似，主要用于提供三维报告。
车身结构的特点在于组成车身外形的各个零件多为尺寸大而形状复杂的空间曲面，这些大型覆盖件不能用一般的机械制图方法将它们完整、清晰地表达出来，因此不得不依靠三维立体模型作为设计的依据。传统的车身设计方法在其每个阶段都要反复进行平面图形和立体模型的制作过程，以致新产品的开发设计周期长、工作量大。
本文以轿车的车身造型设计为研究对象，对逆向工程技术在汽车车身设计中的应用进行了初步探讨。基于逆向工程的车身设计流程如图1所示，车身设计逆向工程中的关键技术在于两个方面：一方面是实物模型表面数据获取以及处理技术，即数字化扫描测量技术和测量数据的处理技术；另一方面是车身零部件的曲面重构技术。
2.车身三维数据的获取及处理
在产品的逆向开发中，样件的三维数据获取主要通过三坐标测量机完成，三坐标测量机分为接触式和非接触式两种，非接触式三坐标测量机因具有测量速度快、适用范围广的特点得到了广泛应用。本文对轿车车身研究就是采用此技术而获得了车身三维数据。
由于采入的数据都不可避免地会带入噪声点，特别是尖角和边界附近较为明显。另外，激光扫描所获取的海量数据，会严重影响曲面重建算法的效率，因此必须对其进行数据处理。由于许多测量系统软件本身可以对点云进行预处理，包括排除噪声数据和异常数据，数据平滑、压缩和归并多余数据，遗失点补齐，三角面片化等，因此可以根据需要对获得的数据进行简化、截面获取和坐标变换等操作。
笔者将测得的IGEs数据格式文件，输入到Im—ageware系统中，然后在Imageware软件系统中可以立即作渲染显示(如图2所示)。由图可见出现一破洞，Imageware提供了6种不同的曲面构建命令，笔者通过“辅助面”的方法来处理，处理后的曲面如图3所示。
3.NURBS曲面重构
自由曲面一般用参数曲面表示，常用的有Bezier、B—spline和NURBS等表示方式。NURBS曲面是解析曲线曲面和自由曲面的综合曲面(非有理B样条、Bezier曲面都是NURBS的特例表示)。

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