【文章內容簡介】 ，即為集成逆向工程(Integrated Reverse Engineering, IRE)系統(tǒng)。圖2. 1給出了逆向工程集成系統(tǒng)框架。從圖中可以看出，逆向工程系統(tǒng)的核心技術是建立集成化的車身產品數(shù)據(jù)模型。目的在于為車身開發(fā)的整個生命周期內的各個環(huán)節(jié)提供車身產品的全部信息。它可為車身造型設計、結構設計、有限元分析、沖壓成型工藝性分析、車身工裝設計與制造、裝配和檢驗等環(huán)節(jié)，提供共享的車身產品開發(fā)的全面描述。它不僅包括對車身表面的幾何信息的描述而且包括非幾何部分信息的描述，如精度、管理、技術、材料、裝配等方面的制造工藝信息的描述。這些信息是產品生命周期中信息交換和共享的基礎。 集成逆向工程系統(tǒng)逆向設計是20世紀90年代興起的一種汽車產品開發(fā)新技術。廣義上講，逆向設計主要是依靠高度集成化、可視化及開放型的計算機和網絡技術，構筑汽車產品，從概念構思、產品設計、工程分析到工藝制造、應用工程、市場服務, 全過程實行無紙化、系統(tǒng)化的高精度操作平臺。這種思維先于實體，再用實體反證思維的逆向工作形式，被稱之為逆向設計。狹義上講, 逆向設計是指從已有的物理模型或實物樣件獲取產品數(shù)學模型, 并且在此基礎上對已有產品進行解剖、深化和再創(chuàng)造的過程。逆向設計已廣泛應用于產品開發(fā)、模具制造及產品質量控制等眾多領域。特別是在汽車產品開發(fā)中，逆向設計已經成為必不可少的重要技術手段。汽車車身的逆向設計對點云測量和曲面重構提出了很高的要求。點云測量的質量主要取決于測量設備的精度，而曲面重構的品質還與所選用數(shù)據(jù)處理軟件的功能與數(shù)據(jù)處理的策略有關。汽車車身產品逆向設計關鍵技術逆向設計在汽車車身產品開發(fā)中, 有兩項關鍵技術：準確、高效的從手工油泥模型上采集三維點云數(shù)據(jù)；快速、高質量的創(chuàng)建曲面數(shù)學模型。點云數(shù)據(jù)采集技術：點云數(shù)據(jù)采集是將油泥模型曲面以空間點三維坐標的形式離散化，所采集的點云數(shù)據(jù)是曲面擬合或曲面檢測的基礎。目前常用的點云數(shù)據(jù)采集方法有3種：接觸式三坐標測量機測量 測量精度較高,測量效率較低，由于測量時接觸被測物體，易劃傷其表面，適于測量點、特征線、孔等幾何特征。線狀激光束測量(相位測量) 將周期性的光柵投影到被測曲面上，通過光柵圖像的調制解調，求出被測曲面形狀的三維信息。其測量范圍大，速度快，但只能測量起伏不大的較平坦曲面, 曲面變化大時測量精度較低。光柵投影式測量(照相測量) 將光柵投影到物體表面，形成一塊待測區(qū)域，由光學掃描系統(tǒng)測取實物的表面數(shù)據(jù)，用數(shù)碼像機獲取特征標志點的三維坐標位置。光柵投影式測量輕便靈活，易于攜帶，可進行異地測量；非接觸測量，對被測物表面無劃傷；復雜或大面積表面可分塊測量；測量速度快，點云密度高；測量精度高， /100 mm100 mm以內， /1000 mm以內。在車身設計中，要求車身外表面和內飾表面光順?！肮忭槨庇小肮饣焙汀绊樠邸敝?，它包括數(shù)學和主觀美學兩方面描述。曲面光順描述受主觀因素影響，不同汽車制造廠制定了不同的分級標準。汽車車身表面曾有A、B、C三級之分, 其中：A 面為車身外表面,即白車身,要求滿足上述曲線、曲面光順的全部條件；B 面為不重要表面(含內飾表面)，要求滿足曲線、曲面光順的基本條件；C 面為不可見表面。隨著制造技術的進步，汽車內飾表面也被列入A級要求，因此分類方法也隨之簡化，A 面為可見(可觸摸)表面；B面為不可見表面。逆向設計需要相應的軟件支撐。逆向設計主要應用軟件有:GeoMagic、CopyCAD RapidForm、QuickForm、UG及CATIA等。不同軟件各有所長，應根據(jù)不同曲面的結構特點和測量數(shù)據(jù)的特點，選用不同軟件；或在逆向設計的不同階段，采用不同軟件，以提高設計質量和效率。 UG在逆向工程技術中的應用 多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產品開發(fā)項目，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應用標準，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。另外，UG軟件在航空領域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領先地位，擁有如Pratt amp。 Whitney和GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機公司、英國航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機和Antonov。 同時，UGS公司的產品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術以及日用消費品等行業(yè)，如：3M、WillPemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。UG進入中國以后，其在中國的業(yè)務有了很大的發(fā)展，中國已成為其遠東區(qū)業(yè)務增長最快的國家。UG曲面造型技術主要有規(guī)則曲面造型和復雜曲面造型兩種，復雜曲面的造型設計是產品設計的難點和重點。曲面構造的方式，可分為以下幾類：(1)掃描曲面：發(fā)生線沿“脊線”運 動掃過形成 的曲面；(2)截面驅動曲面：控制各截面形狀／面積，按“脊線”運動形成的 曲面；(3)連接曲面：以確定的控制線對兩個曲面倒圓形成的曲面；(4)填充曲面：在已有的曲面圍成區(qū)域的空白處填充形成的曲面； (5)布爾運算：對幾個曲面的布爾運算形成的曲面。 UG軟件還可以對曲面外形進行分析，檢查曲面或曲線間的細縫大小與連續(xù)性，檢查曲線、曲面的曲率，分析曲面的品質，檢查幾何元素問的距離等。UG提供了反射線、反曲線、影像映射等多種檢查曲面品質功能，通過檢查、修改，使曲面達到滿意效果 。 在汽車車身產品設計中，大部分零件是由一系列復雜的空間曲面構成的，這些曲面是由不同曲率的空間曲面經過光滑處理相互連接而成，達到一定的平順和諧效果。 下面用UG曲面造型來說明重構轎車車身的曲面過程和步驟。(1) 根據(jù)車身點云數(shù)據(jù)分析，該車身點云數(shù)據(jù)可分割成左右兩個對稱點云數(shù)據(jù)； (2) 經過點云數(shù)據(jù)過濾，減少數(shù)據(jù)點的數(shù)量； (3) 利用 UG中的鋪面工具，得到點云網格，若有漏洞，可以利用補洞工具將破洞填充； (4) 將云點切層，生成插值于云點交線； (5) 由交線生成曲面。 對生成的曲面片進行曲率檢查，確定生成的曲面光滑，無扭曲變形。然后 ，將生成的曲面片擬合，生成整個曲面，再將生成的曲面進行整體曲面評價，使曲面符合光順準則，以保證曲面的光順。3 基于逆向工程的后車門結構設計逆向工程的一般過程為：樣件———樣件表面數(shù)字化———曲面重構—