【文章內(nèi)容簡介】 A 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)界的一個奇跡，從而也確定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。 CATIA的逆向設(shè)計模塊由于本論文，主要研究的是基于CATIA的儀表盤逆向設(shè)計，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 (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模塊可用來處理點云文件,該模塊可以對云進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出、分析過濾、網(wǎng)格鋪面、繪制交線等操作。對于分塊掃描的大型零件, DSE的分割拼接功能可以對點云文件依據(jù)對準(zhǔn)球(測量點云數(shù)據(jù)時人為設(shè)置的小圓點, 作為后續(xù)工作兩部分點云對齊的基準(zhǔn))進(jìn)行拼接, 將各塊點云數(shù)據(jù)合并為一個整體的零件點云。使用DSE模塊的最主要目的是通過對零件點云數(shù)據(jù)的分析、處理,從而獲得點云網(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)計的主要工作平臺, 在平臺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,這兩個模塊有大量創(chuàng)建和編輯曲面的設(shè)計工具。在逆向設(shè)計中,主要是應(yīng)用這兩個模塊擬合和拼接曲面的功能, 形成完整的結(jié)構(gòu)外形。 同時對孔、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 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,最后生成的實體在FSS模塊里進(jìn)行曲面品質(zhì)分析。（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、高性價比的汽車，倍受消費者的青睞。而作為汽車點睛之筆的儀表盤，也正經(jīng)歷著一場新的變革，如何快速的生產(chǎn)出極具動感而又性能穩(wěn)定的儀表盤對，成為了設(shè)計者們研究的課題。以縮短設(shè)計周期節(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)計當(dāng)中，因此儀表盤規(guī)范的逆向設(shè)計流程、快速的逆向方法成為了設(shè)計者們探索的新目標(biāo)。本論文旨在研究探索出一種規(guī)范的逆向設(shè)計儀表盤的流程，以CATIA為逆向軟件，并歸納出逆向設(shè)計儀表盤的方法技能。（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、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。為下面即將進(jìn)行的汽車儀表盤的逆向設(shè)計做出材料信息的準(zhǔn)備。②以CATIA為逆向軟件，具體的逆向設(shè)計一個儀表盤，先完成從點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)計汽車儀表盤的方法技能。③在完成一個儀表盤零件的逆向設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前的儀表盤的設(shè)計流程、發(fā)展趨勢等相關(guān)知識，總結(jié)一套可行規(guī)范的汽車儀表盤的逆向設(shè)計流程。2 汽車儀表盤概述 汽車儀表盤簡介 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、準(zhǔn)確地提供汽車在行駛過程中的各種動態(tài)狀況，如行駛速度、里程、電系狀況、制動、壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、油量、方向指示等；同時，駕駛?cè)藛T可以通過汽車儀表不斷反饋的信息，對汽車進(jìn)行適時有效的控制，使汽車儀表成為駕駛?cè)藛T與汽車進(jìn)行信息交流和互動的界面。 汽車儀表盤各符號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的界面，正確的認(rèn)識汽車儀表盤上各符號的特征含義就顯得特別重要了，通過這些符號或指示燈，就能更好的掌握汽車當(dāng)前的運行狀態(tài)，讓駕駛員更好的操縱汽車。其中的一些符號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符號的含義，如下表所示。（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，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—駐車制動手柄（即手剎）拉起時，此燈點亮。 手剎被放下時，該指示燈自動熄滅。在有的車型上，剎車液不足時此燈會亮。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)動機啟動后熄滅。如果不亮或長亮不滅應(yīng)立即檢查發(fā)電機及電路。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，點亮?xí)r提示車主應(yīng)及時更換故障或磨損過渡剎車片，修復(fù)后熄滅。機油指示燈顯示發(fā)動機機油壓力的指示燈，本燈亮起時表示潤滑系統(tǒng)失去壓力，可能有滲漏，此時需立即停車關(guān)閉發(fā)動機進(jìn)行檢查。水溫指示燈顯示發(fā)動機冷卻液溫度過高的指示燈，此燈點亮報警時，應(yīng)即時停車并關(guān)閉發(fā)動機，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，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。（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，兩燈點亮，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，兩燈同時亮起，轉(zhuǎn)向燈熄滅后，指示燈自動熄滅。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)光燈瞬間點亮功能時亮起。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，該指示燈自動點亮。組合儀表里包含，有車速表、里程表、發(fā)動機轉(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 → 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際車速，在GB 15082（2008）汽車用車速表規(guī)定的試驗車速下，并在這些車速之間，其指示車速與實際車速之間應(yīng)符合下列關(guān)系式：0≤V1V2≤V2／10＋4 km／h （）其中 V1－指示車速（km／h） V2－實際車速（km／h ）例如指示的車速V1=80km/h時，即0≤80 V2≤V2／10＋4，得： ≤V2≤80 km／h由上訴計算可知，速度表的指示車速值往往比實際車速值要大一點。（2）里程表。里里程表是反應(yīng)車輛行駛總路程的裝置，當(dāng)達(dá)到一定值后，車輛就需要進(jìn)行保養(yǎng)。汽車儀表不但能指示車速值，還能夠顯示行駛的里程數(shù)，里程表就起到此功能。其實里程表和車速表是相關(guān)聯(lián)的，都反映的是汽車輪胎的行駛狀況。 里程表和輪胎的關(guān)系：n=1000I／(2πri) （） 其中 I主減速比 i邁速輪傳動比 r滾動輪半徑（3）發(fā)動機轉(zhuǎn)速表 反應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的裝置。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速直接與車輛行駛時的速度與牽引力有關(guān)。工作原理：轉(zhuǎn)速傳感器將齒圈的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成正弦電壓信號 →ECU接收到正弦電壓信號，并將其轉(zhuǎn)化成規(guī)整的矩形波 →儀表接收到脈沖信號，驅(qū)動指針偏轉(zhuǎn)。（4）燃油表、水溫表燃油表：反應(yīng)燃油剩余量的裝置，提醒駕駛員加油。行業(yè)規(guī)定，當(dāng)指示值為零時，油箱里面其實還有一部分油的，大概還能保證車輛行駛30到50公里的路程，如果還不加油，車輛才會因無油無法行駛。設(shè)計時需要注意：①油量指示范圍；②表示形式（數(shù)字或字母），報警區(qū)域；③油量傳感器與油箱的配合。水溫表：反應(yīng)發(fā)動機冷卻水的溫度。當(dāng)溫度較高時，冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也會提高，以加速冷卻液的冷卻，當(dāng)溫度過高時，潤滑劑承受不了，發(fā)動機的熱量散吧出去，這樣發(fā)動機就不能進(jìn)行正常的工作了，所以駕駛員要注意溫度指示計，以保證車輛的正常行駛。 設(shè)計時需要注意：①水溫表指示范圍；②水溫傳感器與發(fā)動機的配合。 汽車儀表盤零件開發(fā)從造型開始，經(jīng)零件設(shè)計、工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具制造、試模，到能成功生產(chǎn)出產(chǎn)品為止，是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程。其中造型部分是基礎(chǔ)，一個造型的好壞直接影響到零件注塑性能及其有限元分析和數(shù)控加工部分。因此要求汽車儀表盤零件曲面造型設(shè)計中其外表面的曲線和曲面是光順的。下面是汽車儀表盤的一般設(shè)計流程。 （1）油泥模型 根據(jù)整車總布置的技術(shù)要求和周圍的邊界條件，參考相應(yīng)的樣件，并按造型師的設(shè)計意圖，來制作儀表板總成的油泥模型。在制作油泥模型時，應(yīng)考慮以下因素： ①符合人機工程學(xué)的要求，保證其安全性、舒適性； ②充分考慮到人的各種習(xí)慣，保證各種開關(guān)、按鈕等控制件的操作方便性； ③布置在儀表板總成上的各種儀表具有良好的視野性； ④造型美觀大方、有特色，但必須與整車風(fēng)格協(xié)調(diào)一致； ⑤結(jié)構(gòu)優(yōu)化，便于加工制造與維修； ⑥儀表設(shè)備功能齊全、先進(jìn)與完善； ⑦借鑒相關(guān)車型儀表板造型的成功經(jīng)驗； ⑵、油泥模型的測量與數(shù)據(jù)處理 ①確定測量方案，利用照相測量法提取油泥模型表面數(shù)據(jù)，利用三坐標(biāo)測量機測取孔位數(shù)據(jù)等； ②對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理，生成CAD 系統(tǒng)能夠接受的數(shù)據(jù)格式（如ASC、STL 等）； ③把測量數(shù)據(jù)輸入CAD 系統(tǒng)，進(jìn)行點云編輯處理（點云數(shù)據(jù)過濾、點云數(shù)據(jù)的色彩渲染、點云數(shù)據(jù)的剖切），以獲得建模所需的最佳數(shù)據(jù)； ④把處理好的數(shù)據(jù)匹配到車身整車坐標(biāo)系中，以便與周圍的汽車零部件的數(shù)模進(jìn)行整體匹配處理； ⑶儀表板總成的總體定義與初步設(shè)計 ①初步檢查和校核儀表板總成的功能完善性、可制造性與維修性，各功能零