基于PRO/E軟件的燈罩逆向數字化快速設計與優化分析

摘 要：該文以燈罩點云為研究對象，通過逆向工程技術實現產品模型的重構。在局部修改產品模型的基礎上，基于Pro/E軟件，進行優化設計。基于ANSYS軟件，進行評估分析，實現燈罩的逆向數字化快速設計。

關鍵詞：逆向工程 數字化設計 優化分析

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0001-02

由于汽車零部件的設計要求不斷提高，人們應用數字化技術設計該類產品，提高其設計質量，同時，降低其制造費用，因此，汽車零部件的數字化技術方面的文獻較多[1-5]。目前，逆向工程被廣泛地應用到汽車零部件的數字化開發及其改型設計、產品仿制、質量分析檢測等相關領域，該技術可以加快產品的更新換代速度，降低企業開發新產品的成本與風險，加快產品的造型和系列化的設計，但是這方面的文獻卻較少[6]。該文基于PRO/E軟件的參數化功能，通過逆向設計和MOLDFLOW軟件的優化分析，實現燈罩的逆向數字化快速設計。

1 點云獲取

基于德國的ATOS三維結構光學掃描儀，采集到的燈罩點云，如圖1所示。

2 數據預處理

基于圖1的點云，對點云稀疏的區域，進行破洞修補，使之成為連續均勻分布的點云；對點云中的雜點或域外值，進行限定刪除的操作，使該點云成為真實再現燈罩原始模型的點云數據。點云數據預處理，如圖2所示。由圖2可見，點云經過數據預處理之后，數據點分布均勻連續，真實再現產品外觀。

3 小平面特征法建模

在點云數據預處理的基礎上，依次通過點云包絡、小平面特征構建、光順處理和精整處理。基于PRO/E軟件的小平面特征造型，如圖3所示。

4 數字化設計

基于PRO/E軟件的數字化設計，即基于PRO/E軟件的重新造型優化設計。在小平面特征造型基礎上，進行模型數據的CAD模型重構。以小平面特征模型邊緣及其曲率變化較大部分，作為主要的優化區域，將該小平面特征模型的曲面進行光滑處理、使小平面特征模型結構更加合理。數字化設計造型，如圖4所示。由圖3和圖4對比可見，燈罩的數字化設計造型效果優于小平面特征造型，曲率平穩，曲面較為光滑，過渡自然。

5 優化分析

基于ANSYS軟件，小平面特征造型的結構分析，如圖5所示。由圖5可見，小平面特征模型的受力多集中在邊緣部分，應力集中在此部分比較明顯。基于ANSYS軟件，數字化設計造型的結構分析，如圖6所示。由圖6可見，數字化設計模型的受力分散在整個模型結構中，受力比較均勻；對比圖5，數字化設計模型的邊緣應力集中部位減少，結構得到了有效改善。

6 結語

該文是綜合應用PRO/E軟件和ANSYS軟件，實現了燈罩的逆向造型、優化設計、模擬分析及產品的快速優化設計。隨著數字化技術的發展，人們可以綜合運用逆向工程技術，對汽車零部件點云模型進行逆向重建，并對重建后的汽車零部件模型進行初步的數字化再設計研究。人們可以解決許多工程設計中的實際應用問題，從而進行有效的輔助快速優化設計。

參考文獻

[1] 段敏，焦洪宇，石晶，等.基于Pro/E的用戶自定義特征及其在汽車零部件設計中的應用[J].機床與液壓，2008，36（4）：152-153.

[2] 謝繼鵬，李守成，徐世龍，等.油門踏板結構拓撲優化設計[J].農業裝備技術，2012，38（4）：61-63.

[3] 萬鵬，王紅軍.汽車零部件生產線數字化建模及分析[J].機械設計與制造，2012（12）：86-88.

[4] 秦健平，霍俊全.電子油門踏板理論計算及人機工程淺析[J].企業科技與發展，2014（13）：69-72.

[5] 武燕.逆向工程在汽車零部件設計中的應用研究[J].價值工程，2014（30）：81-82.

[6] 范鈞，王雷剛.基于精度控制的鈑金件逆向數字化快速開發[J].制造業自動化，2014，36（6）：74-76.