車身逆向開(kāi)發(fā)流程

1、汽車逆向設(shè)計(jì)全程解析與案例講解眾所周知，車身的開(kāi)發(fā)它需要大量資金的積累、技術(shù)的積累、人才的積累。我國(guó)汽車業(yè)尚沒(méi)有形成很強(qiáng)的研發(fā)能力，很多專家認(rèn)為：過(guò)去多年我們走的開(kāi)發(fā)思路，一是完全自主開(kāi)發(fā)，一切從零開(kāi)始，這種開(kāi)發(fā)思路實(shí)踐證明不成功，因?yàn)槲覀儧](méi)有那么大規(guī)模支持，更沒(méi)有那么多的技術(shù)、管理積累；二是圖省事，簡(jiǎn)單"拿來(lái)主義"，購(gòu)買(mǎi)技術(shù)，這樣技術(shù)永遠(yuǎn)掌在別人的手里，不可能形成自主開(kāi)發(fā)能力。 逆向工程技術(shù)就是迅速解決提升我們汽車車身研發(fā)水平重要手段之一。我們提升汽車自主開(kāi)發(fā)能力，趕上世界水平唯一的辦法，必須采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、改進(jìn)、創(chuàng)新。韓國(guó)、曰本都曾經(jīng)走這條路，他們不

2、是簡(jiǎn)單的把別人的車拿來(lái)裝配，而是真正地消化、吸收，通過(guò)消化、吸收學(xué)習(xí)，縮短與世界水平的差距，逐步培養(yǎng)起自己的自主開(kāi)發(fā)能力，因此成為今天的汽車開(kāi)發(fā)世界強(qiáng)國(guó)。 逆向工程技術(shù)正是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)重要方法之一，尤其在車身開(kāi)發(fā)方面，逆向工程技術(shù)是送我們走上巨人肩膀的強(qiáng)大武器。我們福田公司車身開(kāi)發(fā)人員正是利用這先進(jìn)技術(shù)開(kāi)展了歐曼重卡車身的研發(fā)，并取得了成功。 一、逆向設(shè)計(jì)的概念 逆向工程（ReverseEngineering-RE）是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的一種描述。 在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，即設(shè)計(jì)人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過(guò)繪制圖紙建立

3、產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個(gè)模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程我們稱為“正向設(shè)計(jì)”過(guò)程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以認(rèn)為是一個(gè)“從有到無(wú)”的過(guò)程。簡(jiǎn)單地說(shuō)，逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)圖紙或數(shù)字模型）的過(guò)程。從這個(gè)意義上說(shuō)，逆向工程在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計(jì)就是逆向工程的很好實(shí)例。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于測(cè)量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對(duì)象。通過(guò)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備（如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光測(cè)量設(shè)備等）獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù)，需

4、要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型，進(jìn)而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實(shí)施過(guò)程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過(guò)程。 作為一種新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的重要手段,逆向工程和快速原型技術(shù)可以勝任消化外來(lái)技術(shù)成果的要求。它們的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模式,大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間周期,提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率。 當(dāng)今，各個(gè)行業(yè)越來(lái)越注重產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，以此來(lái)吸引顧客，最終在商業(yè)上取得成功。這點(diǎn)在消費(fèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的尤為突出。特別是手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車等行業(yè)。 二、順、逆向工程在設(shè)計(jì)流程中的比較與分析

5、 逆向工程，顧名思義與順向工程的設(shè)計(jì)流程不同，其過(guò)程是依靠已經(jīng)存在的零件或是產(chǎn)品原型的表面所得到的資料來(lái)建立3DCAD模型，而不是透過(guò)設(shè)計(jì)圖。 圖1：兩個(gè)設(shè)計(jì)流程的主要差別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品規(guī)范到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，而逆向工程則是由測(cè)量到的資料來(lái)反推得到3DCAD模型。如圖1所示，其兩個(gè)設(shè)計(jì)流程的主要差別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品規(guī)范到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，而逆向工程則是由測(cè)量到的資料來(lái)反推得到3DCAD模型。順向的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)程序是設(shè)計(jì)師依據(jù)產(chǎn)品企劃時(shí)所定的規(guī)劃與設(shè)計(jì)構(gòu)想，繪制草圖及效果圖，并且依據(jù)效果圖制作手工模型，或以建構(gòu)CAD幾何模型，最后進(jìn)行NC或RP（RapidPrototype

6、）的加工程序。然而導(dǎo)入逆向工程設(shè)計(jì)程序后，設(shè)計(jì)師仍是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)企劃時(shí)所定的規(guī)范與設(shè)計(jì)構(gòu)想，但效果圖或精細(xì)描繪則已不是必備的程序了，取而代之的將是直接運(yùn)用逆向工程對(duì)PU泡沫或油土模型進(jìn)行點(diǎn)資料掃描，并交由CAD系統(tǒng)進(jìn)行編修與重建，最后進(jìn)行NC或RP的加工程序，從開(kāi)發(fā)角度看，這個(gè)流程中可以明顯發(fā)現(xiàn)順、逆向工程的差異如圖2所示。 圖2單純?nèi)鞒棠嫦蚬こ虝?huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：資料量大、調(diào)取數(shù)據(jù)麻煩、曲面定位（Location）、曲面的連續(xù)性控制等。采用混合式設(shè)計(jì)流程，僅需要對(duì)修改部分作局部逆向工程快速重建、從而能縮短整個(gè)設(shè)計(jì)制造的程序。如圖3所示。圖3三、逆向設(shè)計(jì)的基本流程圖4 汽車設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際流程 逆向

7、工程是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，逆向工程是汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新方式。目前基于CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)字掃描技術(shù)為實(shí)物逆向工程提供了有力的支持，在進(jìn)行數(shù)字化掃描、完成實(shí)物的3D重建后，通過(guò)NC加工就能快速地制造出模具，最終注塑得到所需的產(chǎn)品，通過(guò)逆向工程技術(shù)，在消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立和掌握自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是提高汽車設(shè)計(jì)能力和制造效率的捷徑。 逆向工程的簡(jiǎn)單過(guò)程是：利用數(shù)字化掃描設(shè)備掃描實(shí)體模型，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，利用逆向工程軟件處理獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，行程曲線、曲面、實(shí)體模型，對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行修正，形成最終的三維模型。相比

8、正向建模，逆向工程建模的速度更快，效率更高。逆向工程隊(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)處理器、內(nèi)存和顯卡的性能有綜合要求，特別是要保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，必須配置較高的內(nèi)存和性能強(qiáng)大的顯卡。 1、逆向工程的結(jié)構(gòu)體系 逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成:產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。逆向工程流程圖(1)數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步,其方法的得當(dāng)直接影響到是否能準(zhǔn)確、快速、完整地獲取實(shí)物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD實(shí)體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 圖6 數(shù)據(jù)采集 (2)數(shù)據(jù)處理 對(duì)于獲取的一系列點(diǎn)數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD模型重建前

9、,必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對(duì)齊、歸并、測(cè)頭半徑補(bǔ)償和插值補(bǔ)點(diǎn)等處理。 圖7 運(yùn)用CATIA軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(3)模型重建 將處理過(guò)的測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD模型。 圖8 重新建模 簡(jiǎn)單理解汽車逆向設(shè)計(jì)流程：拿到實(shí)物產(chǎn)品-進(jìn)行產(chǎn)品公析抄數(shù)-抄數(shù)機(jī)進(jìn)行抄數(shù)數(shù)據(jù)文件STL格式-Surfacer或Geomagic進(jìn)數(shù)據(jù)處理格式為igs-進(jìn)行Pro/E等三維軟件中進(jìn)行繪圖，當(dāng)今主要流行的三維CAD軟件如UG、IMAGEWARE、CATIA、I-DEAS、Pro/Engineer。四、實(shí)例講解 （一）逆向工程技術(shù)及其在福田重卡車身開(kāi)發(fā)中應(yīng)用 數(shù)據(jù)處據(jù)工作流程：對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理拼合掃描點(diǎn)云以點(diǎn)云產(chǎn)生初步的表面對(duì)雜訊點(diǎn)進(jìn)行處理、刪除根據(jù)處理后的點(diǎn)云以及零件特征，進(jìn)行零件三維曲面、結(jié)構(gòu)重建，得到零件的三維數(shù)學(xué)模型和線架構(gòu)圖。下面以福田重卡前圍某零件為例說(shuō)明。圖9 拼合后的掃描點(diǎn)云圖10掃描點(diǎn)云生成初步的表面圖11 刪除雜訊點(diǎn)后的掃描點(diǎn)云圖12 根據(jù)點(diǎn)云建立零件的三維數(shù)學(xué)模型和線架構(gòu) 文中主要針對(duì)目前設(shè)計(jì)流程布局規(guī)劃合理性進(jìn)行了探討。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中所遇到的障礙和問(wèn)題，提出順、逆向工程相結(jié)合的觀點(diǎn)，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的目的。順