【文章內(nèi)容簡介】 跡誤差、逆向工程設(shè)計(jì)所依據(jù)的數(shù)據(jù)值存在的測(cè)量誤差、設(shè)計(jì)中的被測(cè)物存在的加工誤差、設(shè)計(jì) )中的曲線擬合存在的擬合 差等方面的綜合分析。 （ 4） 逆向工程技術(shù)的常用軟件 目前，比較著名的逆向工程軟件如下： 1:Imageware(美國 EDS 公司 )，廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、家電、模具。具有強(qiáng)大的點(diǎn)云處理和 NURBS 曲面重構(gòu)功能。 2:Geomagic(美國 Raindrops 公司 )，主要用于玩具、工藝品等領(lǐng)域。具有豐富的數(shù)據(jù)處理手段，可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)快速構(gòu)造出多張連續(xù)的曲面模 3:CopyCAD (英國 DELCAM 公司系列產(chǎn)品 )，主要處理測(cè)量數(shù)據(jù)的曲面造型。DELCAM 的產(chǎn)品涵蓋了從設(shè)計(jì)到制造、檢測(cè)的全過程。 4:RapidForm (韓國 INUS 公司開發(fā) )逆向工程軟件，主要用于處理測(cè)量、掃描數(shù)據(jù)的曲面建模以及基于 CT 數(shù)據(jù)的醫(yī)療圖像建模。還可完成藝術(shù)品的測(cè)量建模以及高級(jí)圖形生成。以上介紹的是常見逆向工程軟件 均是國外的。國內(nèi) 在逆向工程軟件方面的研究．主要集中在高等學(xué)校 (如西安交通大學(xué) JDRE、浙江大學(xué) RE— SOFT、西北工業(yè)大學(xué) NPUSRMS)，但是由于系統(tǒng)穩(wěn)定性、可操作性等原因，這些研究性軟件還沒具備與國外商業(yè)化軟件競(jìng)爭(zhēng)的條件。 ⑸ 逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 ①模具設(shè)計(jì)制造方面：現(xiàn)代制造的大量模具都是由三維曲面構(gòu)成，常常需要通過多次反復(fù)修改原始的模具型面，已得到所需的模具。然而曲面的改變卻未反應(yīng)在原始的CAD 模具上，只要借助逆向工程的反求功能，可以時(shí)時(shí)的修正在制造過程中變更過的設(shè)計(jì)模型，從而得到新的完整的 CAD 模型。 ② 用于 難于用基本幾何元素來表達(dá)與定義的復(fù)雜曲面：如流線型的產(chǎn)品、工藝品以及不規(guī)則的線條組成的構(gòu)件等，在精度、完整度等方面都很難以保證，利用逆向工程則可以加快設(shè)計(jì)速度并達(dá)到很好的精度。 ③ 沒有圖紙或者圖紙不全，沒有 CAD 模型不能生產(chǎn)情況下：采用零件原件利用逆向工程進(jìn)行點(diǎn)云測(cè)量，在形成零件設(shè)計(jì)圖紙和三維 CAD 模型。并以此為依據(jù)利用 CAM軟件生成數(shù)控 NC 代碼，復(fù)制生產(chǎn)一個(gè)相同的零件 ④ 設(shè)計(jì)的零件要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的：首先在實(shí)體模型的基礎(chǔ)上縮小比例經(jīng)過各種實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試，逐步修改實(shí)體模型。最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒柚嫦蚬こ叹涂梢詫?其轉(zhuǎn)化為三維CAD 模型。 ⑤快速檢驗(yàn)零件制造精度：通過逆向工程三維掃描技術(shù)建立零件模型和設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的 CAD 模型比較。 可以檢測(cè)零件的制造精度。 找出設(shè)計(jì)的不足，使產(chǎn)品不斷完善。 汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 7 在以上幾個(gè)領(lǐng)域，逆向工程都不可 缺 少 。其中復(fù)雜曲面產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)的發(fā)展最為突出?，F(xiàn)在依托高精度三維數(shù)字掃描系統(tǒng)的逆向工程，結(jié)合 CAD／ CAM／ CAPP／ RP(快速成型 1 是當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的全新技術(shù)之一。涵蓋的產(chǎn)業(yè)有：汽車摩托業(yè)、電子通訊業(yè)、玩具業(yè)、模具業(yè)、家電業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材業(yè)、五金業(yè)等。制造的產(chǎn)品有：汽車模具外蓋件、手機(jī)外殼、電器外型、耳機(jī) 、玩具、文化用品等。這些逆向工程技術(shù)都大大的節(jié)省了產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間和成本。 逆向設(shè)計(jì)軟件 CATIA CATIA 軟件 的 簡介 CATIA 是法國 Dassault System 公司旗下的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件， Dassault System 成立于 1981 年， CATIA 是英文 Computer Aided TriDimensional Interface Application 的縮寫。 在 70年代 Dassaut Aviation 成為 了 第一個(gè)用戶， Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業(yè)，其產(chǎn)品以幻影 2020 和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。 從 1982 年到 1988 年， CATIA 相繼發(fā)布了 1 版本、 2 版本、 3 版本，并于 1993 年發(fā)布了功能強(qiáng)大的 4版本，現(xiàn)在的 CATIA 軟件分為 V4 版本和 V5 版本兩個(gè)系列。 V4版本應(yīng)用于 UNIX 平臺(tái)， V5版本應(yīng)用于 UNIX 和 Windows 兩種平臺(tái)。 CATIA如今其在 CAD/CAE/CAM以及 PDM領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認(rèn)。 其銷售利潤從最開始的一百萬美圓增長到現(xiàn)在的近二十億美元。雇員人數(shù)由 20人發(fā)展到 2， 000 多人。居世界 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子 \電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的 DMU 電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。 CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括 :從大型的波音 747 飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。在世界上有超過 13,000的用戶選擇了 CATIA。 CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強(qiáng)大的功能以得到 各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個(gè)奇跡，從而也確定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。 汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 8 CATIA 的逆向設(shè)計(jì)模塊 由于本論文， 主要研究的是 基于 CATIA 的 儀表盤逆向設(shè)計(jì)，這里有必要把 CATIA軟件的逆向功能模塊介紹 一下。 CATIA 逆向工程使用數(shù)字曲面編輯器 (Digitized Shape Editor, DSE)、 創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì) (Generative Shape Design, GSD) 、 快速曲面重建 (Quick SurfaceReconstruction, QSR)、自由曲面造型 (Freestyle Shear, FSS)等模塊來進(jìn)行逆向操作。 DSE 模塊可用來處理點(diǎn)云文件 ,該模塊可以對(duì)云進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出、分析過濾、網(wǎng)格鋪面、繪制交線等操作。對(duì)于分塊掃描的大型零件 , DSE 的分割拼接功能可以對(duì)點(diǎn)云文件依據(jù)對(duì)準(zhǔn)球 (測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)人為設(shè)置的小圓點(diǎn) , 作為后續(xù)工作兩部分點(diǎn)云對(duì)齊的基準(zhǔn) )進(jìn)行拼接 , 將各塊點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并為一個(gè)整體的零件點(diǎn)云。使用 DSE 模塊的 最主要目的是通過對(duì)零件點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分析、處理 ,從而獲得點(diǎn)云網(wǎng)格面特征交線 ,這是正確擬合曲面的基礎(chǔ)。 QSR模塊可以將 DSE處理后得到的點(diǎn)云網(wǎng)格面特征交線進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g曲線 , 使用曲面擬合命令 , 以點(diǎn)云為參考、以空間曲線為基礎(chǔ)擬合得到高質(zhì)量曲面。其帶有的曲線分析工具可以分析空間曲線與點(diǎn)云網(wǎng)格面特征交線之間的誤差。 GSD 和 FSS 模塊是使用 CATIA 進(jìn)行三維曲面設(shè)計(jì)的主要工作平臺(tái) , 在平臺(tái)中可使用線架和表面特征快速建立從簡單到復(fù)雜的任意形狀曲面 ,這兩個(gè)模塊有大量創(chuàng)建和編輯曲面的設(shè)計(jì)工具。在逆向設(shè)計(jì)中 ,主要是應(yīng) 用這兩個(gè)模塊擬合和拼接曲面的功能 , 形成完整的結(jié)構(gòu)外形 。 同時(shí)對(duì)孔、筋、圓弧等細(xì) 節(jié)部分正向重建。 FSS 模塊的曲面分析功能可用于 所有類型的曲線、曲面分析 ,將重建的擬合曲面與點(diǎn) 云或網(wǎng)格面進(jìn)行曲面分析 ,可以得到誤差分析圖 ,便于驗(yàn)證重建曲面的正確性。 簡單外形的零件一般采用 DSE 及 QSR 兩個(gè)模塊即 可完成曲面的構(gòu)建 。具有復(fù)雜外觀及有多孔、多筋的復(fù)雜零件 ,在 DSE 及 QSR 處理得到整體曲面結(jié)構(gòu)后 , 還需要在 GSD 和FSS 等模塊里進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)的重建與修飾 ,最后生成的實(shí)體在 FSS 模塊里進(jìn)行曲面品質(zhì)分析。 本論文 研 究目的和工作內(nèi)容 （ 1） 研究目的 隨著人們生活水平的提高 ， 購買汽車的 欲望 也越來越大， 對(duì)汽車的性能要求也越來越高 。因此造型優(yōu)美、性能優(yōu)秀 、高性價(jià)比 的汽車， 倍 受消費(fèi)者的青睞。 而作為汽車點(diǎn)睛之筆的儀表盤， 也正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的變革，如何快速的生產(chǎn)出極具動(dòng)感而又性能穩(wěn)定汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 9 的儀表盤 對(duì) ，成為了設(shè)計(jì)者們研究的課題。 以縮短設(shè)計(jì)周期節(jié)約成本為目的的 逆向工程技術(shù)也更多的應(yīng)用在儀表盤的設(shè)計(jì)當(dāng)中 ， 因此 儀表盤 規(guī)范的逆向設(shè)計(jì)流程 、快速的逆向方法成為了設(shè)計(jì)者們探索的 新目標(biāo)。本論文旨在研究探索出一種規(guī)范的逆向設(shè)計(jì)儀表盤的流程，以 CATIA 為逆向 軟件，并歸納出逆向設(shè)計(jì)儀表盤的方法技能。 （ 2） 工作內(nèi)容如下 ① 分析當(dāng)前汽車儀表盤的 行業(yè) 、 技術(shù) 、 市場(chǎng) 、工藝、 生產(chǎn) 等 特性特征 ， 總結(jié)出 今后幾年內(nèi) 儀表 盤的發(fā)展趨勢(shì)。 為下面即將進(jìn)行的汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì)做出材料信息的準(zhǔn)備。 ② 以 CATIA 為逆向軟件，具體的逆向設(shè)計(jì)一個(gè)儀表盤， 先完成從 點(diǎn)云的采集到生成三維數(shù)模等一系列工作 ，再審核整理修改得到最終的設(shè)計(jì)結(jié)果，并且以圖片、文字、三維數(shù)模等方式記錄和展示具體的操作過程 。 最后 歸納 整理 出可行的逆向設(shè)計(jì) 汽車儀表盤的 方法技能。 ③ 在完成一個(gè)儀表盤零件的逆向設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前 的儀表盤的設(shè)計(jì)流程、發(fā)展趨勢(shì)等相關(guān)知識(shí)，總結(jié) 一套可行 規(guī)范 的汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì)流程 。 汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 10 2 汽車 儀表盤 概述 汽車儀表盤 簡介 汽車儀表盤 定義 圖 儀表盤 汽車儀表盤是汽車內(nèi)飾件的重要組成部分，是各種 儀表、信號(hào)及操作開關(guān)集合處 ，是汽車 的操縱控制與 顯示的集中部位 ， 能集中、直觀、即時(shí)、準(zhǔn)確地提供汽車在行駛過程中的各種動(dòng)態(tài)狀況，如行駛速度、里程、電系狀況、制動(dòng)、壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、油量、方向指示等；同時(shí)，駕駛?cè)藛T可以通過汽車儀表不斷反 饋的信息，對(duì)汽車進(jìn)行適時(shí)有效的控制，使汽車儀表成為駕駛?cè)藛T與汽車進(jìn)行信息交流和互動(dòng)的界面。 汽車儀表盤各符號(hào)的含義 由于汽車儀表盤是駕駛員與汽車直接進(jìn)行信息交流的界面和互動(dòng)的界面，正確的認(rèn)識(shí)汽車儀表盤上各符號(hào) 的特征含義就顯得特別重要了，通過這些符號(hào)或指示燈，就能更汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 11 好的掌握汽車當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，讓駕駛員更好的操縱汽車。其中的一些符號(hào)還有提示作用 增加汽車的安全性。下面通過一張表來講解汽車上各個(gè)符號(hào)的含義，如下表 所示 。 表 （ 1） 指示燈 指示燈 的 含義 安全氣囊指示燈 顯示安全氣囊工作狀態(tài)的指示燈，接通電門后點(diǎn)亮，約 3－ 4秒后熄滅，表示系統(tǒng)正常，不亮或常量表示系統(tǒng)存在故障 。 車門狀態(tài)指示燈 — 顯示車門是否完全關(guān)閉的指示燈，車門打開或未能關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮起，提示車主車門未關(guān)好，車門關(guān)閉后熄滅 。 駐車指示燈 — 駐車制動(dòng)手柄（即手剎）拉起時(shí)，此燈點(diǎn)亮。 手剎被放下時(shí)，該指示燈自動(dòng)熄滅。在有的車型上，剎車液不足時(shí)此燈會(huì)亮 。 電瓶指示燈 顯示蓄電池工作狀態(tài)的指示燈。接通電門后亮起，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后熄滅。如果不亮或長亮不滅應(yīng)立即檢查發(fā)電機(jī)及 電路。 剎車盤指示燈 顯示剎車盤片磨損情況的指示燈。正常情況下此燈熄滅，點(diǎn)亮?xí)r提示車主應(yīng)及時(shí)更換故障或磨損過渡剎車片，修復(fù)后熄滅 。 機(jī)油指示燈 顯示發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力的指示燈，本燈亮起時(shí)表示潤滑系統(tǒng)失去壓力，可能有滲漏，此時(shí)需立即停車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查 。 水溫指示燈 顯示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度過高的指示燈，此燈點(diǎn)亮報(bào)警時(shí)，應(yīng)即時(shí)停車并關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，待冷卻至正常溫度后再繼續(xù)行駛 。 燃油指示燈 提示燃油不足的指示燈，該燈亮起時(shí)，表示燃油即將耗盡，一般從該燈亮起到燃油耗盡之前，車輛還能行駛 約 50公里左右。 汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 12 表 （ 2） 指示燈 指示燈的含義 前后霧燈指示燈 該指示燈是用來顯示前后霧燈的工作狀況，前后霧燈接通時(shí)，兩燈點(diǎn)亮，圖中左側(cè)的是前霧燈顯示，右側(cè)為后霧燈顯示 。 . 轉(zhuǎn)向指示燈 轉(zhuǎn)向燈亮?xí)r，相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈按一定頻率閃爍。按下雙閃警示燈按鍵時(shí)，兩燈同時(shí)亮起，轉(zhuǎn)向燈熄滅后，指示燈自動(dòng)熄滅 。 遠(yuǎn)光指示燈 顯示大燈是否處于遠(yuǎn)光狀態(tài)，通常的情況下該指示燈為熄滅狀態(tài)。在遠(yuǎn)光燈接通和使用遠(yuǎn)光燈瞬間點(diǎn)亮功能時(shí)亮起 。 安全帶指示燈 顯示安 全帶狀態(tài)的指示燈，按照車型不同，燈會(huì)亮起數(shù)秒進(jìn)行提示，或者直到系好安全帶才熄滅，有的車還會(huì)有聲音提示 。 內(nèi)循環(huán)指示燈 該指示燈是用來顯示車輛空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，平時(shí)為熄滅狀態(tài)。當(dāng)打開內(nèi)循環(huán)按鈕，車輛關(guān)閉外循環(huán)時(shí)，該指示燈自動(dòng)點(diǎn)亮 。 圖 PASSAT的組合儀表 汽車儀表盤的逆向設(shè)計(jì) 13 汽車的組合儀表及工作原理 組 合 儀表 里包含 ，有車速表、里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、燃油 表、 水溫表等。這些儀表 反應(yīng)了車輛當(dāng)前行駛的狀態(tài)，直接與駕駛員進(jìn)行信息交流。 （ 1） 車速表，反應(yīng)車速的裝置。 工作原理： 車速傳感器 → 發(fā)出方波信 號(hào) → D/A → 指示 。 車速表指示的法規(guī)要求 ： 車速表指示車速不得低于實(shí)際車速，在 GB 15082（ 2020）汽車用車速表規(guī)定的試驗(yàn)車速下，并在這些車速之間，其指示車速與實(shí)際車速之間應(yīng)符合下列關(guān)系式： 0≤ V1V2≤ V2／ 10＋ 4 km／ h （ ） 其中