汽車工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一普毙，隨著市場需求的改變虐杯，汽年的更新?lián)Q代速度日趨加快淀衣，其設(shè)計(jì)膘魄、制造速度的快慢直接制約著汽車業(yè)的發(fā)展∥谥穑現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念的形成將給汽車發(fā)展帶來巨大的變革，由此而提出的逆向工程在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用將大大的改進(jìn)汽車制造業(yè)的現(xiàn)狀创葡。

　　逆向工程 (R e v e r s eEngineering)浙踢，是指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過程灿渴。逆向工程在汽車工業(yè)中的應(yīng)用洛波，著眼于實(shí)際問題就是在汽車設(shè)計(jì)：F1怎樣進(jìn)行實(shí)物測量和逆向建模，所使用的GAD設(shè)計(jì)工具主要是UG和GATIA骚露，利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法和手段蹬挤，根據(jù)汽車自身特點(diǎn)，建立起與原模型相近的模型棘幸。

　　硬件條件

　　天津汽車模具有限公司的測量技術(shù)已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平锤塘，該公司所使用的測量儀器包括三坐標(biāo)測量機(jī)’ATOS掃描儀和數(shù)碼相機(jī)，三者相結(jié)合使用问乌，使測量達(dá)到更高的精度伦够，并準(zhǔn)確地反映了原物體的實(shí)際型面特征和搭接關(guān)系，為以后的建型提供了可靠的數(shù)據(jù)寂齐。下面是在測量過程中使用的三種儀器：

　　三坐標(biāo)測量機(jī)(DELTA4507)

　　三坐標(biāo)測量機(jī)是從意大利引進(jìn)的先進(jìn)儀器绅厘，可以測量模具尺笼，檢具及各種裝卡具，是一種接觸式的測量儀器缤纽。它的測量范圍是4林下，07m X 2．54m X 1．83m，一般的工件都可以在測量范圍內(nèi)進(jìn)行測量讨绝，大型的工件可以分段測量传悍，測量后將所測數(shù)據(jù)合并，得到整個(gè)工件的測量數(shù)據(jù)驱劳。該儀器的測量不確定度為o．018znm幻狈，重復(fù)測量精度為o．008mm，在這樣的精度下得到的測量結(jié)果足以滿足汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)的要求驻子。它可以為所測工件建立空間坐標(biāo)系灿意，以便在后面的測量中有一個(gè)原始的統(tǒng)一的坐標(biāo)系將數(shù)據(jù)合并到一起，保證測量精度崇呵。

　　ATOS便攜式三維掃描儀

　　德國GOM公司的ATOS便攜式三維掃描儀在測量時(shí)可隨意繞著被測物體移動缤剧，在距被測物體約700 mm處高速攝取實(shí)物表面數(shù)據(jù)。掃描系統(tǒng)可連續(xù)投影1 1種不同間距的光帶物體上域慷，通過光帶間距的變化荒辕，再經(jīng)過數(shù)碼影像處理器分析，在數(shù)秒內(nèi)便可得到實(shí)物表面數(shù)據(jù)犹褒，實(shí)現(xiàn)三維掃描高速化抵窒，對于人型物體需分塊掃描。該系統(tǒng)的測量(掃描)范圍可達(dá)8m x 8m叠骑，曲面拼接精度達(dá)到0.1mm／m李皇，這種掃描系統(tǒng)的掃描不用編程，不受場地和實(shí)物宙枷、檢具等位置的限制掉房，操作方面，又由于重量較輕昏个，體積較小蟋扩，可實(shí)現(xiàn)異地測量。ATOS掃描儀不但可以用于尖角’凹槽乃屈、復(fù)雜輪廓及軟質(zhì)件的測量南翻，而且可用于汽車、摩托車外飾件的造型和大型模具的制造恩奢。

　　XL數(shù)碼相機(jī)

　　在ATOS測量大的工件分塊掃描時(shí)与沪，為了減少掃描照片的拼接誤差，利用一臺XL數(shù)碼相機(jī)，使若干不同位置掃描的曲面能按特征點(diǎn)自動拼接陨柴，形成一個(gè)完整的三維數(shù)字模型瞄惑，是專為掃描大型物體而設(shè)的預(yù)先定位工具。掃描物體尺寸小于500mm時(shí)用 ATOS基本系統(tǒng)就可以完成苞番，如果掃描物體尺寸小于1500mm x 1500mm X 1000mm時(shí)漓楣，需要ATOS和低分辨率XL數(shù)碼相機(jī)配合，如果掃描物體大至8-lOm就需要高分辨率XL數(shù)碼相書機(jī)和ATOS配合锭化。

　　軟件條件

　　建型過程中主要使用兩種軟件CATIA和UG链患。CATIA的功能強(qiáng)大，它能夠讀取較大的數(shù)據(jù)瓶您，數(shù)字建型編輯(DigitlzedShape Editor)模塊對點(diǎn)云進(jìn)行編輯麻捻、點(diǎn)云復(fù)位、點(diǎn)云的面化處理呀袱、激活’稀化’刪除贸毕。它的稀化可以根據(jù)曲率的變化來稀化點(diǎn)云，使曲率變化大的地方所保留點(diǎn)的數(shù)目要比規(guī)則面多夜赵，以保證所得點(diǎn)能夠反映物體表面的實(shí)際特征明棍；快速表面改造模塊(QuickSurfaceReconstruction)可以激活點(diǎn)云的某—部分，利用點(diǎn)云生成面寇僧；外形生成設(shè)計(jì)

　　模塊(Generative ShapeDesign)主要編輯由點(diǎn)云生成的面摊腋，它在建型過程中起了主要作用；自由造型模塊(Freestyle)可以進(jìn)行模具設(shè)計(jì)中曲線和面的設(shè)計(jì)工作嘁傀，CATIA解決了逆向工程中點(diǎn)云數(shù)據(jù)龐大而無法處理的情況兴蒸，U G突破傳統(tǒng)CAD／CAM模式，為用戶提供—個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)心包，在UG中宁路，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起辛辱，這一結(jié)合被實(shí)踐證明是強(qiáng)有力的。在設(shè)計(jì)過程中主要用到M O d e 1 i n g和Surface模塊遣睦。
建型過程

　　由于測量過程中測得的是離散點(diǎn)數(shù)據(jù)唱忠，缺乏必要的特征信息，往往存在數(shù)字化誤差芜醉，需要先對汽車的外形進(jìn)行建型临卿，主要是從美學(xué)的角度來考慮，外形的光順性是最主要的屠睡，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是曲線上曲率極值點(diǎn)盡可能少些楷象；相鄰兩個(gè)極值點(diǎn)之間的曲率盡可能接近線性變化。曲面光順往往歸結(jié)為網(wǎng)格的光順，其含義是指網(wǎng)格的每一條曲線都是光順的烘俱，光順的曲面均天，應(yīng)該是沒有凸區(qū)和凹區(qū)，此時(shí)要從車的風(fēng)格考慮由意匠面人員來調(diào)節(jié)绘辈。然后在數(shù)控機(jī)床上用可加工塑料進(jìn)行1：1的仿形加工恢着，加工出來的模型與原車型進(jìn)行比較，經(jīng)過有關(guān)人員的研討之后财破，再對意匠面進(jìn)行修改掰派，反復(fù)三到四次，最終定下意匠面之后左痢，其它件的外形皆根據(jù)意匠面來設(shè)計(jì)靡羡。

　　開始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，耍先理解原有模型的設(shè)計(jì)思想俊性，對模型進(jìn)行系統(tǒng)的分析亿眠，在此基礎(chǔ)上還可能要修復(fù)或克服原有模型上存在的缺陷，此時(shí)主要從零件的功能上考慮磅废，主要考慮以下一些要點(diǎn)：

　　(1)型面分析

　　系統(tǒng)地分析纳像，然后將模型劃分為幾個(gè)特征區(qū)，得出設(shè)計(jì)的整體思路拯勉，確定模型基本構(gòu)成形狀的曲面類型竟趾。分析所要設(shè)計(jì)的件與其它件的配合關(guān)系，找到配合面宫峦、基準(zhǔn)孔回象，分清在一個(gè)具體實(shí)物中哪些是重要面，哪些是過渡面涮舔，有配合關(guān)系的表面根據(jù)基準(zhǔn)側(cè)進(jìn)行面的偏置东呻，這時(shí)就耍根據(jù)此面在那個(gè)件中的重要性來定，定出重要面后骂蒙，另一個(gè)配合面不再根據(jù)點(diǎn)云建草吠，而是由此面偏置，與意匠面有關(guān)的要根據(jù)意匠面來設(shè)定殷缝，例如車門外板燎隅。過渡面要看它的作用，還要考慮是否能夠成形蝇盖。

　　(2)曲線曲面的光順處理

　　要求類似于前面外形的光順性處理扁奔，但相對于外形，零件就相對降低了要求虎资，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從功能的角度出發(fā)暖谚。

　　(3)協(xié)調(diào)

　　尖角模型建成后工斤，要進(jìn)行協(xié)調(diào)，看相配合的面及過渡區(qū)是不是發(fā)生抵觸节猿。還要進(jìn)行重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正票从，根據(jù)獲得的CAD模型重新測量和采用加工出樣品的方法來檢驗(yàn)重建的CAD模剩是否滿足精度或其它試驗(yàn)性能指標(biāo)的要求，對不滿足要求者重復(fù)以上過程沐批，直至達(dá)到零件的設(shè)計(jì)要求纫骑。

　　通過上述流程，天津汽車模具有限公司已能夠成功地完成整車的測量和建型工作九孩。逆向工程是一項(xiàng)開拓性先馆、實(shí)用性和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到新產(chǎn)品的開發(fā)躺彬、舊零件的還原以及產(chǎn)品的檢測中煤墙，不僅消化和吸收實(shí)物原型，并且能修改再設(shè)計(jì)以制造出新的產(chǎn)品宪拥。逆向工程將加快汽車更新?lián)Q代速度仿野，加快其設(shè)計(jì)、制造速度她君，提高質(zhì)量脚作，降低成本，提高中國汽車工業(yè)競爭力狈合。

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