基于逆向工程的汽車駕駛室曲面重構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、學(xué)生：學(xué)生：班級(jí)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告目錄通用汽車公司早在20世紀(jì)六七十年代就開(kāi)始了逆向工程軟件的開(kāi)發(fā)使用，這一時(shí)期軟件都是企業(yè)內(nèi)部開(kāi)發(fā)，應(yīng)用范圍也局限于汽車外形的處理。 日本也在20世紀(jì)六十年代開(kāi)始使用逆向工程技術(shù)，并為日本的經(jīng)濟(jì)振興，進(jìn)而創(chuàng)造和開(kāi)發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好的基礎(chǔ)。 目前市場(chǎng)產(chǎn)品中較為著名的四大逆向工程軟件是美國(guó)EDS的Imageware、美國(guó)雨滴公司的Geomagic Studio、英國(guó)DELCAM公司的CopyCAD和韓國(guó)NUS 公司出品的逆向工程軟件 Rapid Form4。CATIA 軟件是由法國(guó) Dassault 公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品. 由于其良好的集成

2、環(huán)境及強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)能力，越來(lái)越多的人開(kāi)始用 CATIA 軟件進(jìn)行逆向工程設(shè)計(jì)。逆向工程在汽車產(chǎn)業(yè)的使用更豐富了國(guó)外的一些大型企業(yè)和汽車設(shè)計(jì)公司的汽車車身創(chuàng)意和造型能力。他們?cè)谝粋€(gè)月內(nèi)可以開(kāi)發(fā)幾時(shí)或者上百款汽車車身，大大增加了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，繁榮了自己的品牌。 在國(guó)內(nèi)一些學(xué)者和研發(fā)單位也開(kāi)展了對(duì)逆向工程的研究，但是由于起步較晚，大部分市場(chǎng)依然被國(guó)外技術(shù)占領(lǐng)。 國(guó)內(nèi)的逆向工程研究主要在高校，較為代表性的有上海交通大學(xué)國(guó)家工程模具中心的集成系統(tǒng)和自動(dòng)建模技術(shù)、西安交通大學(xué)CIMS 中心的面向CMM 的逆向工程測(cè)量方法和基于線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器的光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的研究、南京航空航天大CAD/CAM 工程研究

3、中心的基于海量散亂點(diǎn)三角網(wǎng)絡(luò)面重建和自動(dòng)建模方法、浙江大學(xué)生產(chǎn)工程研究所的三角面片建模和華中科技大學(xué)的曲面測(cè)量與重建和等。 在逆向技術(shù)軟件研究上，國(guó)內(nèi)主要也是集中在高校（如清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)等），如浙江大學(xué)的RESOFT反求軟件系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的逆向工程工具主要有青鳥(niǎo)程序理解系統(tǒng) JBPAS (Jade Bird Program Analysis System),是青鳥(niǎo)型系統(tǒng)的組成部分。 包括點(diǎn)云去噪（剔除圖形上的壞點(diǎn)）、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)（均勻簡(jiǎn)化、弦高距離簡(jiǎn)化、空間距離簡(jiǎn)化、弦偏差簡(jiǎn)化等）、多視點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)齊。過(guò)渡面大面過(guò)渡面過(guò)渡面過(guò)渡面（3）先對(duì)大面做逆向重建，再對(duì)過(guò)渡面做曲面重建，并對(duì)生成

4、的平面進(jìn)行裁剪等處理。過(guò)度面大面 CATIA做曲面 用catia做曲面，在快速曲面成型模塊完成。首先要激活要做的面的點(diǎn)云，然后尋找曲面過(guò)渡的地方，再根據(jù)過(guò)渡曲線做出3D曲線，并對(duì)曲線做去率和距離分析，依次構(gòu)建曲線形成閉合區(qū)域，再對(duì)該區(qū)域刷取點(diǎn)云，進(jìn)行強(qiáng)力貼合，形成曲面。UG做面 先對(duì)曲面分析，再創(chuàng)建四點(diǎn)曲面，然后對(duì)四點(diǎn)曲面分析，最后對(duì)該平面做X成型。過(guò)渡曲面 這種多面相交的復(fù)雜過(guò)渡曲面應(yīng)這種多面相交的復(fù)雜過(guò)渡曲面應(yīng)該盡可能細(xì)分，使得曲面連接光順該盡可能細(xì)分，使得曲面連接光順效果良好。可以使用截面方法、網(wǎng)效果良好?？梢允褂媒孛娣椒?、網(wǎng)格曲線和橋接曲線方法，一般次數(shù)格曲線和橋接曲線方法，一般次數(shù)為

5、為35次，保證相切連續(xù)。次，保證相切連續(xù)。過(guò)渡圓角曲面的光順過(guò)渡圓角曲面的光順 ：面倒圓法、軟：面倒圓法、軟倒圓法和樣式圓角法倒圓法和樣式圓角法。（4）將構(gòu)建好的曲面通過(guò)縫合等操作生成完整駕駛室曲面（5）曲面光順檢測(cè)和調(diào)整。 利用光順表面反射斑馬線來(lái)檢驗(yàn)曲面的光順并對(duì)一些光順不好的曲面做調(diào)整。斑馬紋規(guī)則順暢，說(shuō)明曲面光滑連續(xù)，去面間過(guò)渡沒(méi)有銳邊，曲率變化均勻。一般會(huì)出現(xiàn)G0連續(xù)、G1連續(xù)、G2連續(xù)。Class A面（G2及以上）是各汽車廠商追求的目標(biāo)。如果不滿足光順要求需要調(diào)節(jié)控制點(diǎn),增加次數(shù)。Go連續(xù)G1連續(xù)G2連續(xù)（6）駕駛室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（頂蓋結(jié)構(gòu)部分） 在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際觀察駕駛室結(jié)構(gòu)，包括頂蓋總

6、成、后圍總成、前圍總成、地板總成、駕駛室總成。由于再對(duì)駕駛室全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可能全部完成，因此取代表性的頂蓋部分做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。頂蓋總成前圍總成側(cè)圍總成后圍總成地板總成車門(mén)總成頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)駕駛室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要才用正逆向結(jié)合的方法，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量頂蓋結(jié)構(gòu)部分的實(shí)際數(shù)據(jù)，然后在cad軟件做出實(shí)體模型，再和駕駛室曲面結(jié)構(gòu)貼合，合理選擇安裝位置和焊接點(diǎn)。實(shí)體建模 在UG軟件中，首先根據(jù)實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)做出結(jié)構(gòu)草圖，然后對(duì)其進(jìn)行拉伸獲得實(shí)體模型，不同組件要在連接處做配合處理。也可以在CATIA軟件中作鈑金件造型。1栗全慶,王宏,張英杰,等.實(shí)物反求工程的關(guān)鍵技術(shù)分析J.機(jī)械設(shè)計(jì),1999,6(6):4-7.2

7、李江雄,柯映林,程耀東.基于實(shí)物的復(fù)雜曲面產(chǎn)品反求工程中的CAD建模技術(shù)J.中國(guó)機(jī)械工程,1999,10(4):390-394.3 劉偉軍, 孫玉文. 逆向工程原理、方法及應(yīng)用M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2009 4 蔚敬斌. 逆向工程技術(shù)及應(yīng)用B. 機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2006 5 齊寶軍. CADCAE在汽車覆蓋件成形中的應(yīng)用.碩士論文.西南林學(xué)院，20096 曹峰 . CADCAM技術(shù)在逆向工程中的應(yīng)用研究.碩士論文.華北電力大學(xué)，20117 林有娣. 汽車車身逆向工程關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用.碩士論文.北京信息科技大學(xué)，20088 張甲瑞,張晉西,趙利華,邱騫,蔣定明. 汽車后背門(mén)逆向反求與成

8、形分析.現(xiàn)代機(jī)械，20109 趙宇明，張國(guó)忠，于哲峰. 逆向設(shè)計(jì)中點(diǎn)云處理的應(yīng)用技術(shù)研究. 研究開(kāi)發(fā)，200510 王正如 梁晉 王立忠 基于逆向工程的汽車覆蓋件CAD建模技術(shù)研究.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.201011荀斌.CATIA曲面造型技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J.機(jī)械開(kāi)發(fā),1999,(3):53-55.12冉險(xiǎn)生,黃澤好,林立 基于CATIAV5的ATV曲面逆向設(shè)計(jì)，重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，200113趙宇明 汽車造型設(shè)計(jì)中曲面重建方法的應(yīng)用研究.博士學(xué)位論文.東北大學(xué),200514趙柳，紀(jì)麗婷等 逆向工程中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲面重構(gòu)方法研究,電子測(cè)試，201015徐家川 李迪 李旭 汽車車身A

9、級(jí)曲面的表示與次數(shù)選擇.材 料工藝設(shè)備201016張欣宇 基于逆向工程的汽車外形設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用研究.碩士學(xué)位論文.武漢理工大學(xué)，200817姜元慶，劉佩軍. UG/Imageware逆向工程培訓(xùn)教程. 北京：清華大學(xué)出版社，2003 18張 海，周新建.逆向工程中關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，第26 卷第4 期 19黃天澤，黃金陵.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 20劉之生，黃純穎.反求工程技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.1992.參考文獻(xiàn)21謝龍漢.UG NX曲面造型基礎(chǔ)教程.北京：人民郵電出版社，200622李書(shū)生.汽車車身造型設(shè)計(jì)方法的研究：碩士學(xué)位論文.沈陽(yáng)

10、：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，200523周天瑞 主編.汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.6 24占建云，徐紅兵，任乃飛.基于Atos 的光學(xué)掃描測(cè)量.工具技術(shù)，200625沈立.反求工程中數(shù)據(jù)云對(duì)正和多視角拼合技術(shù)的研究和實(shí)踐.上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.200126王峰.汽車車身曲面反求中點(diǎn)云分塊方法研究及應(yīng)用：碩士學(xué)位論文.山東：山東理工大學(xué)，200627R.R.Martin,I.A.Stroud,A.D.Marshall.Data Reduction for Reverse Engineering. RECCAD, Deliverable Document 1 COPERUNIC

11、US Project,No 1068. 199628K.H.Lee,H.Woo,T.Suk.Data Reduction Methods for Reverse Engineering. InternationalJournal of Advanced Manufacturing Technology. 17,2000. 735-74329Giovanna Sansoni*, Franco Docchio. Three-dimensional optical measurements and reverse engineering for automotive applications .Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 20 (2004) 35936730J.-P. Kruth *, A. Kerstens .