車身逆向過程應用中的曲面光順

摘要：汽車車身逆向工程中的各個環節都會從很大程度上影響到汽車車身曲面質量，所以要對汽車車身曲面質量進行有效控制，就要充分了解車身逆向過程及其相關關鍵點。

關鍵詞：車身曲面；逆向工程；曲面光順

中圖分類號：G23—2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2010)9-157-001

在汽車車身曲面造型設計過程中，獲得高品質曲面極為重要，它不但是汽車造型的美學要求，同時也是保證汽車具有良好空氣動力學性能的基本條件，并且還會直接影響到覆蓋件沖壓性能和模具的數控加工質量。而車身逆向過程的每個環節都會影響到車身曲面的質量，所以控制車身逆向過程的每一個環節都是十分重要的。

一、油泥模型的制作

油泥模型作為車身曲面制作的最主要實物模型，其表面質量越高，就越有利于提高曲面光順的效率和質量。所以，油泥模型在基本符合總布置曲線圖及效果圖后，要花大量的時間進行精修，精修過程要依據個人主觀感受、審美和視覺差進行，力求使整個車身曲面平穩過渡，表面光滑，尤其要注意特征線條要粗細均勻、凸凹適度。油泥制作完后要對模型表面進行檢測，檢查方法大致有：目視法、觸摸法等。(1)目視法：在平行燈光下，從不同角度觀察模型表面，通過照在上面的燈光來判斷模型質量。(2)觸摸法：直接用手觸摸來進一步判斷油泥模型表面的制作質量。

二、數據點的采集

零件的數字化是通過特定的測量設備和測量方法獲取零件表面離散點的幾何坐標數據，在這個基礎上進行復雜曲面的建模、評價、改進和制造。因而，高效、高精度的實現樣件表面的數據采集，是逆向工程實現的基礎和關鍵技術之一。(1)現在使用的測量方法多為接觸式測量和非接觸式測量，而一種好的測量方法應與逆向工程后面的快速造型技術完全匹配，它應具有以下特點：測量速度快、精度高；能測量內外輪廓，最好不破壞樣件；能把測量數據轉換成CAD系統能接受的數據格式；能自動化測量，且成本低。(2)接觸式測量法以三坐標測量機(CMM)為主，三坐標測量適用于一般形狀幾何形體，測量精度高，但數據密度較低，逐點測量速度較慢，需進行側頭半徑補償，無法測量軟質物體。非接觸式方法可以測量硬質和軟質材料，不需補償，且測量速度較快，數據密度高，表面特征取得較完全，適用于復雜輪廓的高速測量，但測量精度較差，且只適用于外輪廓表面。(3)對于兩種方法，雖然三坐標測量精度較高，但數據密度較低，采集點數少，對于車模這種較復雜模型有可能在點云擬合時數據量不夠，且測量效率低，不能滿足曲面構建所需的高速建模。

三、數據點的預處理

在對油泥模型進行掃描的過程中，會不可避免地引入數據誤差。這些誤差點會影響到后續曲面造型的精確性和光順性。所以，在對數據采集完以后，一定要對所采集的數據進行預處理。點云作為采集數據的一種特殊形式，一般在預處理時要進行數據平滑、數據精簡、數據補缺、特征提取、三角化處理和數據分割。

四、車身曲面CAD重構

曲面重建的數學模型多為Bezmr曲面、B樣條曲面和NURBS曲面，它們都是由一些基本函數和控制點來定義的。Bezier曲面概念簡單、操作靈活、邊界適用性好，適用于各種復雜的高質量自由曲面的建立。ICEM Surf正是以Bezier曲面作為數學基礎，用于復雜曲面建模和分析，是所有不規則自由曲面處理的理想工具。與其他逆向軟件相比，它的最大特點就是無需先構造曲線，而是直接構造曲面。另外，ICEM Surf可以把點云數據自動轉化為三角形面片模型通過此模型來分析結構、初步劃分建模區域獲得任意截面線、邊界線和特征線。用ICEM Surf進行曲面重構，一般有以下三個過程：(1)子區域劃分：通常，車身外表面非常復雜，為了獲得精確、高質量的車身曲面，對車身進行立體分析，劃分出子區域是非常重要的。ICEM Surf中可以將點云數據轉化為三角形面片模型，通過分析此模型，就可以合理劃分區域在區域的劃分中要注意：在有明顯特征處和曲率變化較大處進行劃分；所劃分區域數量在可以表現特征的前提下不宜過多。(2)在子區域構建曲面：由于車身曲面構成的復雜性，在構造子區域曲面時通常不會只用一張曲面，而是由多個曲面塊組成。

五、車身曲面品質分析

對車身曲面進行品質分析主要有兩個方面，一為車身曲面的精度，二是車身曲面的光順性。車身曲面精度分析：車身曲面的精度是車身曲面造型的基礎，是重現設計師設計理念的最基本要求。保證車身曲面的精度要做到所創建車身曲面與測量數據的距離公差要在允許的范圍之內。這一范圍根據不同的用戶、不同的用途和不同質量的點云數據要求不同。一般對于A級曲面其距離公差要求在0.3mm以內。在ICEM Surf當中會通過點云生成一系列的原始數據截面線，通過比較原始數據截面線與生成曲面的截面線之間的距離來分析距離公差。

隨著現代計算機技術和測試技術的不斷發展，逆向工程技術在車身上的應用得到了迅速的發展。提高了汽車車身開發的效率和質量。本文介紹了逆向工程在車身上的應用過程及其要獲得高品質車身曲面所要注意的方面。但是，由于構建高質量曲面仍然非常困難，需要大量時間和人力。所以，進一步將曲面制作理論化并將其反映在逆向工程。