基于逆向工程的車身設計應用

劉孝峰+++王剛

摘 要：現如今，汽車工業是一個相對于其他產業而言，相對較成熟的產業，有著高度密集的技術，時常作為現代各種高新技術的一種載體。同時在汽車工業技術中產品開發處于核心的地位。隨著十幾年來經濟的高速發展，我國在汽車行業順應國際汽車行業的發展潮流的同時，綜合技術開發水平有了明顯的提高。文章基于逆向工程的車身設計應用，在掃描車身點云數據到建構模型、檢驗數據、修改數字模型的這條技術路徑上，尋找出更為高效、優質的逆向工程設計方法，并應用到汽車行業中去。

關鍵詞：逆向工程；車身設計；研究

1 逆向工程的概念

在很多常見的工業生產中，如航空、汽車、模具等生產中，工程師長期以來都一直在追求如何才能獲得含有大量先進技術的高產量產品的目標。而這些產品通常都具有如下特點，不僅外面覆蓋的物件大多數都是美觀的，同時對于每一個構件的精度要求也極高，時常還有可能帶有復雜的，在電腦上用普通的CAD在計算機上很難進行完成的幾何特征，必須采用一些特別的方式才能夠實現。所以，在實際生產生活過程中，設計原形通常是制件模型或者是一些通過手工修改后的樣件。之后再使用一些手段將模型轉換成CAD模型，以此來輔助后續的計算機制造，快速制造一些原型工具，管理產品數據，以及制造計算機的集成系統等先進技術，與此同時對其進行詳細的處理亦或是管理。這種技術是從實物樣品獲得數據模型，現在已經發展CAD系統中一種比較獨立的范圍，即我們上面所提的“逆向工程”，也可以稱作是反向工程。

2 逆向工程的特點

該設計方法與傳統的產品設計方法相比，主要的區別是：傳統的產品生產過程通常先是進行概念設計，再進行CAD模型或者圖紙的設計，最后再制造出想要的產品。而現在的逆向工程產品生產過程是先進性CAD模型生成，再制造出想要的產品，它起源于對產品的精密測量以及質量檢驗。因此在其產生和發展的階段，因為出發點、側重點亦或是應用環境等情況的不同，在不同的文章中有不同的概述。一般來說該工程首先會把先進產品的設備當做實物，把軟件或影像，比如：圖紙、程序、圖像、照片等，當做是研究對象，再利用一些現代的設計方法或者是設計原理、生產工程學、材料學等對關鍵的技術進行系統的分析研究和探索。最后開發出和它類似的更先進的產品。從廣義來講，逆向工程包括的方面有形狀反求、工藝反求以及材料反求等。在這一意義下，該工程可被定義為：逆向工程是指從實際物品中提取有關的信息來構建CAD數字化技術模型和重建幾何模型技術的總稱。所以，計算機輔助幾何建模反求也許是對這一概念更為精確的表達，這篇文章所要表達的逆向工程就是這個概念。逆向工程技術是指不斷消化和吸收先進的生產技術，進而開發、設計、創新新的產品，是一種非常重要的技術手段。尤其對于那些曲面外形較復雜的零部件，逆向工程更為適用，可以作為該種構件的主要設計方式。比如說汽車的外形覆蓋件，設計師經常會按1：1的比例制作木模型或者陶土模型，之后把測量到的表面數據輸入到計算機中，再進行造型、修改、完善，最后通過CAM完成模具的制作。

3 該技術在國內外的應用情況

現如今，很多的外形設計是還不能夠直接的通過計算機對某些物體，尤其是復雜的藝術造型、人體或動植物外形等的三維空間幾何設計。因此在對這些產品進行設計時，更喜歡用粘土、木材亦或是泡沫塑料制作初始的外形，然后再利用逆向工程設計方法把實物模型轉變成三維空間模型。另外，由于生產工藝、產品外觀、使用效果等方面的因素，人們常需要對已經做好的構件進行局部的改造。因此在沒有三維空間模型的原始設計的情況下，如果可以把實物構件在數據測量和處理的基礎上，建造和實際情況相符合的空間模型，對三維空間模型進行改造以后再進行產品的加工，這樣很明顯可以提高產品的生產效率。所以，逆向工程在改造模型方面可以起到很大的作用。另一方面而言，現在的已經生產出來的產品被當作基準點進行其他產品的設計已經成為現如今生產實物的一條重要理念。現如今，我國與發達國家相比，設計制造方面還有很大的差距，利用逆向工程設計技術不但可以吸收來自國外先進的設計制造經驗，還可以讓我國生產出來的產品設計是站在更高的起點上，加快了某些產業的生產速度。其次對于某些大型設備而言，如汽輪機組、航空發動機等，經常會由于某個零部件的損壞而不能正常運行，這時如果使用逆向工程手段，可以很便捷地生產出這種零部件進行更換，這無疑提高了設備的利用率和使用年限。

4 逆向工程設計法的重要意義

我們國家，很多廠家常采用傳統的方式進行對車身的開發和改造，也就是說在設計車身和裝備工藝的制造和設計中，先是對汽車外形的模型進行塑造，然后制造主樣板、主圖板以及主模型，再完成汽車車身工藝裝備的結構設計和制造，通過把主圖板、主樣板和主模型結合起來當做是形狀和尺寸的確定依據。因為上面所敘述的三個物品都是實際存在的物品，因此成本高，周期長，而且會在開發過程的環節中因多次傳遞造成形狀尺寸的累積誤差，因此精度較低，嚴重時甚至會影響對于車身的開發。另外還有一些廠家在設計時，使用了CAD技術和CAM技術，但在對于仿制產品或是輕手工進行局部的改造后，仍然使用一些較為傳統的測量技術去手機特征線上離散的坐標數值，之后輸入到計算機里，建立三維空間CAD模型處理方法，它有下面幾種限制，比如測量速度緩慢，時間長，且精度低，尤其是很復雜的曲面，離散點不能準確的對它的形狀做出定義，工程師簡單但卻重復的工作量十分大。國外有些先進的汽車制造企通常在成熟應用CAD/CAM技術后，把逆向工程里的先進技術運用到對于車身的設計以及制造上，同時設計出了一些很有用的對于逆向工程處理以及開的工具，進而實現縮短開發時間，提高生產質量的目的。

5 結束語

逆向工程，作為一種新型的生產技術，在車身的設計應用中已經很廣泛了。事實也證明，這種設計方法與傳統的方法比較有很大的優勢，也有很大的作用。文章就逆向工程的概念、特點，以及現在國內外上的應用和起到的作用，進行了簡單的分析，通過引起相關從業者的足夠重視，提高汽車生產的效率和質量。

參考文獻

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