儀表板早期設(shè)計僅從功能上著手陕匿，設(shè)計比較規(guī)則派昧、簡陋购笆，很難做到造型上的美觀。隨著人類生活水準(zhǔn)的提高慷抛，現(xiàn)代儀表板造型逐步注重美感勃撼。表面質(zhì)量的要求也從過去的B級曲面提高到現(xiàn)在的A級曲面。曲面平滑的儀表板由自由曲面拼接而成睹协，是純流線型的鳞集，極富動感。因此叁利，內(nèi)飾造型的曲面化是發(fā)展的趨勢铜氛。逆向工程是汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流形式，在儀表板開發(fā)過程中使用逆向工程技術(shù)可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率党砸，因而縮短了設(shè)計周期蟀委，在降低成本的同時，減少風(fēng)險莉狠，提高質(zhì)量猜艇，增強企業(yè)競爭力。

儀表板是汽車內(nèi)飾件中最重要的組成部分堪俩，是各種儀表跳昼、信號及操作開關(guān)的集合處，是汽車的操縱控制與顯示的集中部位肋乍。在行車過程中鹅颊，設(shè)計好的儀表板能為駕駛員方便、安全地提供內(nèi)部各種信息墓造，使駕駛員感到得心應(yīng)手堪伍，反之影響駕駛員以及乘車人員的安全；另一方面觅闽，儀表板也體現(xiàn)了車的個性和風(fēng)格帝雇，可作為衡量不同廠家的工藝水平和藝術(shù)風(fēng)格的標(biāo)準(zhǔn)之一。造型美觀的儀表板蛉拙，給人一種美的享受尸闸；而造型惡劣的儀表板，有一種拒人千里之外的感覺孕锄，使購車者望而卻步吮廉，直接影響企業(yè)效益。因此畸肆，儀表板的造型和產(chǎn)品表面質(zhì)量對整車的性能宦芦、美感及產(chǎn)品銷售至關(guān)重要宜切。

設(shè)計方法及路線

儀表板的造型設(shè)計，最初是要像設(shè)計整車一樣確定出最初的布置方案慢况，然后由造型師參考初始總布置的大致輪廓尺寸，作出二維效果圖和三維油泥模型旋喊。但不可完全按照總布置尺寸而約束創(chuàng)作思維若二者有沖突阀秤，則需要與總布置設(shè)計部門相協(xié)調(diào)從而達(dá)到一種最佳模式。其造型特點是由其外部造型決定的哲陷，什么樣的外形就需要什么樣的內(nèi)飾（儀表板鼠台、座椅）造型，它應(yīng)與整車造型相匹配墙议。一般來說确缩，儀表板造型設(shè)計應(yīng)考慮如下問題：一是要體現(xiàn)功能性，并通過造型將結(jié)構(gòu)的內(nèi)在美與外形美結(jié)合起來久挖；二是要體現(xiàn)裝飾性缎苞，外形美的儀表板給人第一眼的印象是安全、舒適歹对、恬靜售碳、愉快，給人以美好而積極的作用绞呈；三與汽車外部造型贸人、其它飾件相呼應(yīng)做到整體感強，達(dá)到內(nèi)外統(tǒng)一佃声；四是儀表板的布局應(yīng)做到系統(tǒng)艺智、簡練、有層次圾亏、有起伏感十拣；五是附件的造型應(yīng)相互協(xié)調(diào)、配套志鹃。

將制作好的油泥模型再通過CMM（Coordinat Measuring Machine）進行接觸式測量或激光掃描進行非接觸式測量父晶，以數(shù)字化的點云形式表達(dá)儀表板外形。由于使用激光掃描方法比機械接觸式方法測量速度快弄跌、勞動強度低甲喝；且由于激光掃描法可測柔軟、易碎铛只、不可接觸薄件贵本、皮毛、變形細(xì)小的工件等優(yōu)點尸校，所以在工程實踐中被大量采用穴愕。數(shù)字化點在 商 用 逆 向 軟 件 （ 如 ：Surface债鼎、 Imageware Geomagic Copy CAD）里面打開，利用強大的數(shù)據(jù)預(yù)處理功能對數(shù)據(jù)進行去噪渗蜀、插補蚂旁、精簡、定位历喊、光順處理粤搂，然后利用曲面重構(gòu)功能生成儀表板的A級曲面模型。由于這些專用的逆向工程軟件的正向設(shè)計功能很弱法竭，所以辜色，被處理過的儀表板表面模型再通過數(shù)據(jù)接口以＊.igs或＊.stp 等格式導(dǎo)入正向設(shè)計軟件如Pro／e、UGNX2蚣殴、CATIA進行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計最終完成儀表板模型潜呻。此時的模型再通過快速原型制出樣件進行產(chǎn)品試裝及檢驗，若不合格岗宣，則需要再修改模型蚂会。若檢驗合格，就利用該模型數(shù)據(jù)進行模具的設(shè)計與制造耗式，進而進行儀表板的批量生產(chǎn)颂龙。 其開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 基于逆向工程的汽車儀表板開發(fā)流程

工程實踐

本節(jié)是結(jié)合一個橫向課題項目“汽車內(nèi)飾件的逆向工程技術(shù)開發(fā)”（項目代碼1811110225）纽什；來敘述逆向工程的實踐措嵌。在本文完成課題過程中，整個逆向工程系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成芦缰。硬件系統(tǒng)主要是測量設(shè)備企巢、快速成型設(shè)備和注塑成型設(shè)備；軟件系統(tǒng)主要是數(shù)據(jù)處理让蕾、CAD建模軟件浪规，分別是 Imageware、CATIA Ｖ5探孝。整個系統(tǒng)示意圖如圖2所示笋婿。

圖2 逆向工程系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

硬件系統(tǒng)

該系統(tǒng)測量設(shè)備采用德國 GOM公司的基于結(jié)構(gòu)光法的 ATOS光學(xué)掃描系統(tǒng)，由測量頭迈堂、三角架列啃、控制器、TRITOP數(shù)碼相機系統(tǒng)和相應(yīng)的計算機軟硬件系統(tǒng)組成耀佣。其測量簡單屉馋、速度快，數(shù)據(jù)信息完備，可輸出的多 種 數(shù) 據(jù) 格 式 ：ASCII（＊.asc）伶段，IGES（＊.igs） 婴悠、Pro／E（＊.prt）、CLI（＊.cli）汞坚、DXF罐闰、VDA／PS以及ASCII形 式 的STL（＊．ａｓｔ） 和 二 進 制 （Binary）形 式 的STL（＊.stl）∶瘟ⅲ快速成型系統(tǒng)采用武漢濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司的快速成型系統(tǒng) HRP-IV噪芭，可在短時間內(nèi)制作出任意復(fù)雜程度的三維模型和非常精細(xì)的細(xì)節(jié)（包括多種薄壁結(jié)構(gòu)），完全擺脫切削加工的限制旬渤，克服手工模型容易失真的缺陷，改善了傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程奄容，并節(jié)省昂貴的模具加工費用冰更。系統(tǒng)注塑成型設(shè)備是國內(nèi)最大的注塑機龍頭企業(yè)寧波海天集團股份有限公司的HTF1600X2。

軟件系統(tǒng)

Imageware 采用先進的NURBS曲面模型昂勒，與UG蜀细、Pro/E和CATIA等通用 CAD/CAM軟件采用的曲面描述方法相同，相互間可方便地溝通戈盈，并具有強大的點云處理和線面重構(gòu)功能奠衔。CATIA軟件是法國著名飛機制造商達(dá)索（Dasault）公司開發(fā)的大型三維結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型軟件，是一個大型集成的CAD／CAM／CAE／PDM應(yīng)用系統(tǒng)塘娶。因此归斤，本次采用Imageware 來完成曲面的逆向重構(gòu)，采用適合于汽車行業(yè)的CATIA軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計生成完整的儀表盤模型刁岸。

儀表板的逆向設(shè)計

（1）前期準(zhǔn)備脏里。首先對產(chǎn)品進行剖析，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主要特征虹曙、合理的建模順序和設(shè)計的整體思路迫横。確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主要特征，需要分清哪些是基本特征（如配合面露您，保證產(chǎn)品外形輪廓的特征）飘缨，哪些是構(gòu)造特征（如面與面之間的過渡、凸臺烙欧、凹腔很洽、倒圓角等）。

從基本特征入手耙侵，保證重點漏碰，生成模型的基本形狀，在這基礎(chǔ)上再完成細(xì)節(jié)部分的設(shè)計蚜冀，如過渡面和微小的局部特征（凸臺肯铣、凹腔蠢耻、孔、筋條等）诉鸯；其次確定設(shè)計應(yīng)遵循的原則威视。每個零件作為汽車整體中的一個有機部分，在進行零件的曲面重構(gòu)前躬挺，要首先考慮它和其它零件在整車中的裝配協(xié)調(diào)問題捂齐。所以，對在裝配中起重要作用的位置或者邊界缩抡，必須給出一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)奠宜。本次完成儀表板的設(shè)計，遵循"外表面保證質(zhì)量瞻想，內(nèi)部保證精度"的原則压真。

（2）數(shù)據(jù)獲取。使用ATOS進行掃描蘑险，并將測得的數(shù)據(jù)以＊.asc或＊.stl格式輸入到 Imageware 軟件中滴肿，點云如圖3所示。

圖3 測量點云圖

（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理佃迄。一是由于汽車儀表板的油泥模型尺寸太大泼差，且形狀過于復(fù)雜。因此呵俏，須經(jīng)過多次　掃描堆缘，并且要配合使用 TRITOP 數(shù)碼相機系統(tǒng)。由TRITOP 數(shù)碼相機系統(tǒng)拍到多視點云間的參考點坐標(biāo)位置普碎，然后利用這些參考點建立各點云間的對應(yīng)關(guān)系守犯，并在 ATOS 自帶的軟件中實現(xiàn)了點云的拼合過程。二是在 Imageware 軟件里面交互式刪除噪聲點浸弦。三是等距離法來精簡點云飘示。四是將點云擺到實際裝車位置。五是確定產(chǎn)品的出模方向弹噩。

（4）曲面重構(gòu)每竿。曲面生成方法：一是由曲線生成曲面；二是由點云直接生成曲面国赫。曲面重構(gòu)步驟為：一是曲面分塊塞俗；二是基礎(chǔ)面的構(gòu)建；三是過渡面的建立勉窟；四是曲面分析皱埋；五是模型完善。完成的表面模型如圖4所示。

圖4 表面模型圖

（5）三維結(jié)構(gòu)設(shè)計拧移。完成了表面模型的重構(gòu)哀卿，就可以進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。汽車儀表板的本體主要由發(fā)泡部分和骨架組成澡绩。發(fā)泡層的厚度一般在7㎜左右可將外表面的基礎(chǔ)面往里偏移發(fā)泡層厚度稽揭，然后再添加過渡面，得到內(nèi)表面肥卡，最后封閉內(nèi)外表面溪掀，并將曲面模型轉(zhuǎn)化為實體模型。骨架采用鋼骨架形式其厚度一般是1㎜步鉴，表面布置些工藝孔揪胃，讓發(fā)泡層順利流通。骨架設(shè)計應(yīng)使骨架既滿足一定的裝配要求氛琢，又有一定的剛度喊递，以保證儀表板不變形。產(chǎn)品骨架如圖5所示艺沼。

圖5 產(chǎn)品骨架圖

小結(jié)

本文介紹了基于逆向工程儀表板開發(fā)的方法和路線和儀表板的具體實踐中系統(tǒng)的構(gòu)成和產(chǎn)品設(shè)計過程中的具體步驟册舞，完成了汽車儀表板復(fù)雜曲面的三維幾何模型逆向設(shè)計蕴掏，為后續(xù)的分析障般、模具設(shè)計、NC加工等奠定了基礎(chǔ)盛杰，極大地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期瘾枉。從實際工程應(yīng)用角度來看，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛贼欧，因而缆兆，發(fā)展前景十分誘人。

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