【導讀】進行信息交流和互動的重要界面。人們對美好事物的追求，使得現(xiàn)代儀表盤造型逐步注重美感。因此設計出線條優(yōu)美，曲面平滑，極富動感，由自由曲面拼接而成的儀表盤成為了儀表盤發(fā)展的必然趨勢。時CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展與應用，以及塑料模具工藝技術的改進，新材料的應用，這些都對汽車儀表盤的設計提出了新的要求。了越來越廣泛的應用。逆向設計的軟件中，CATIA因其強大的曲面模塊和逆向模塊，備受設計者們的青睞。如何更好的逆向設計出儀表以及更加規(guī)范的逆向設計流程，正是。設計者們在積極探索研究的課題。

　　

【正文】 確定好標桿車之后， 經過前期 的諸多 工作， 拆下儀表盤，進行點云掃描 。 由于采用搖臂式激光探頭進行掃描出來的點云數據數數量非常龐大，通常數據之間沒有顯式的幾何拓撲關系 ,包括大量無用數據 ,這會降低電腦的處理速度，需要 進行處理來減少點云數據的數量。點云處理的原則是在曲面變化平緩的部位取點的密度可稀疏，在曲率變化較大的部位及細節(jié)部位密集取點 ,如此一來需處理的點的數量就會變少。 而 CATIA 軟件比較吃內存，剛采出來的點云還不適合在 CATIA 軟件上面運行。因此 我們 先 把剛采出來的點云 導入到 Imageware 軟件里面 ，稀釋 處理一下點云 ，讓點云的數量適合 CATIA 軟件 中操作 應用 ，并保存為 stl 的文件格式 。經過處理后的點云如下圖所示 。 汽車儀表盤的逆向設計 21 圖 處理后的點云 點云 的前期處理及三角化 運行 CATIA 軟件之后，打開上面保存的 stl 格式的文件 ，進入 CATIA 的逆向點云模塊（如圖 所示 ）。進入該模塊之后觀察點云的形狀特征，看是否有多余無用點云。在 CATI A 中，可以使用刪除和濾除的方法去除的多余噪點 ，從而得到較理想的點云數據 。 得到合適的點云數據之后，就可以讓點云三角化了。三角化的目的是 生成儀表盤的外觀形狀并為 后面的曲面重建 提供依據， 曲面重建是不能直接在點云上面進行的， 后面重建的曲面要盡量貼合生成的三角化 后的 點云。點擊 三角化命令，彈出 Mesh Creation 操 作窗口 （如圖 所示） ，在該窗口中，選取點云，并點擊應用，查看三角化的模型，看是否顯示的清楚明白 。調整 Neighborhood 値的大小， 使 三角化的模型能夠清晰完整的表達原模型的外觀形狀 。根據經驗，一般去默認值的 2 至 3 倍較理想，默認值為 ，汽車儀表盤的逆向設計 22 該 處經試驗的出 取 4mm 的時候模型顯示的較完整 ，然后點擊確定。 得到三角化后的點云模型（如圖 所示） 圖 進入逆向點云模塊 圖 三角化點云 汽車儀表盤的逆向設計 23 圖 三角化后的點云模型 逆向建模 逆向建模是逆向設計儀表盤中關鍵性的階段，也是耗時最長的階段，需要準確的建模，重建的曲面要貼合點云，但又要有正向設計的思路。因為拆下來的儀表盤難免有所變形，也就導致采集的點云有一些不準，我們在逆向設計的同時要從設計者的角度出發(fā)，準確的把握設計思路 ，不用死貼點云。儀表盤是內飾件也是塑料件，在設計的時候首先要確定拔模方向， 在開始 正確的建模。 逆向各曲面 首先進入逆向曲面重建模塊（如圖 ）開始曲面的重建 ，子插入一個集 合圖形集并命名為“為倒角數據” 。 由于逆向設計出來的面非常多，不便于操作，逆向曲面的時候盡量不帶參數。 逆向件的原則一般是先逆向 確定 大面，然后在逆向 確定 各個小特征。 先觀察模型，判斷辨別出，哪些點云是在一個平面上（移動旋轉模型，反光的部位通常在一個平面，或者它們之間相互平行）。確定好后， 點擊 Activate Areas 命令，彈出 Activate 窗口（如圖 所示） ， 選取 Brush，在剛才選取的 模型的平 面 上均勻的汽車儀表盤的逆向設計 24 刷取一系列的區(qū)域 （如圖 所示） 。 點擊確定得到選取出來的位于 一個 平面的點云（如圖 所示） 。 圖 進入曲面重建模塊 圖 提取點云 操作 汽車儀表盤的逆向設計 25 圖 圖 選取的點云 提取出點云后，點擊 Basic Surface Recognition 命令，彈出 Canonic Surfaces from Clouds 窗口（如圖 所示），選取點云，在點擊應用，得到一個貼合點云的平面 ，根據模型需要改變曲面的大小的到所需曲面 （ 如圖 所示 ） 汽車儀表盤的逆向設計 26 圖 建立平面操作 圖 所需平面 然后點擊 Activate Areas 命令，彈出 Activate 窗口，選取 Activate all 激活原來的模型（如圖 所示），檢查是否貼點云，若不是很貼，重復上面的步驟，找到一個比較貼合的平面 ，完成這個大面的重建 。 汽車儀表盤的逆向設計 27 圖 激活 模型點云 按照此操作完成其他各個曲面的重建。 在 重建出來的曲面經過剪切，修邊，沿伸，炸回 原型，結合等命令， 得 到未倒角的數據模型。 帶參倒角 首先插入一個幾何圖形集并命名為“倒角數據模型” ，并激活這個幾何圖形集。 點擊工具操作條上的帶參數 和 曲面保留 ，是其由原來的狀態(tài)（ 如圖 所示 ）變?yōu)楫斍暗臓顟B(tài)（ 如圖 所示 ） 。 倒角是一個工程設計的規(guī)范 需要 ，倒角的時候帶參數比較好， 因為在倒角的時候設置的數值不可能一下子就貼點云，帶參數之后 修改起來 就比較 方便。在倒角的時候除了要貼合點云外，倒角的數據也要圓整，應盡量符合工程要求滿足工藝加工要求 。 圖 不 保留 狀態(tài) 圖 狀態(tài) 汽車儀表盤的逆向設計 28 在倒角之前一般都會將原來重建的曲面結合到一起用，然后在使用邊倒角命名，操作起來比較方便（如圖 ）。 圖 倒角命名 同 時倒角需要注意順序，一般遵循先倒豎線，在倒橫線。 經過倒角后 最終得到的倒角模型如下 面三個圖 所示。 圖 倒角后的數據模型背面圖 汽車儀表盤的逆向設計 29 圖 倒角后的數據模型正面圖 圖 隱藏掉正面的內部視圖 實體加厚 首先 插入一個 幾何體并命名為“實體加厚” ，同時激活這個幾何集 。 汽車儀表盤的逆向設計 30 塑料件不可能僅是一系列曲面組成，它是一個實體，需要對上訴設計出來的曲面進行加厚處理。塑料件的厚度是影響其剛度強度以及加工工藝性的重要因素，合理的選取塑料 件的厚度，不僅方便加工更能節(jié)約成本同時還能保證塑料件良好的質量。將曲面合成一個整體之后，進行加厚處理。 圖 曲面加厚操作 在加厚操作中，需要注意加厚的方向，由于本文是在外面貼點云，所以向部加厚。加厚的時候有時會出錯，可能是有尖角無法進行運算，此時需要對曲面進行修改，去尖角處理。最終 得 到加厚的模型。 模型加厚之后，還需要建一條料厚線 。 料厚線通常是料厚的 100 倍， 反映零件的脫模方向。汽車儀表盤的逆向設計 31 4 設計數模的審查確定 數模的審查 前面所做的工作，只是純粹的對點云進行逆向。在數模完成之后，接下來進行的是對數模的審查。審查的目的就是看設計出來的數模是否合理，是否滿足功能要求 ，如果出現(xiàn)了錯誤則需要還回修改，知道審核通過為止 。 審核一般要進行的工作主要包括： 曲面 分析、曲面重合度分析、曲面連接性分析 、拔模分析 以及裝配分析和 CAE 分析等。 （ 1） 曲面 分析 主要是檢查曲面的光順行，讓曲面平滑，富有動感，如果有曲率突變的地方，這說明，曲面的變化較大容易產生應力集中，影響零件的強度。 圖 曲面曲率分析 （ 2）曲面重合度分析，主要是檢查有無多余的重復的曲面，若有，則刪除修改如下圖。 汽車儀表盤的逆向設計 32 圖 重合 度檢查 （ 3）拔模分析。 拔模即脫模，是零件從模具型腔中出來的操作過程。合理的脫模斜度有利于零件從模腔中脫離出來。 因此必要進行脫模分析。 如下圖所示。 圖 拔模分析 汽車儀表盤的逆向設計 33 （ 4）裝配分析。 設計出來額儀表盤不是孤立存在的，需要與周邊的零件進行合理的裝配。滿足總布置的要求，安裝硬點尺寸硬點符號設計規(guī)范。 如下圖所示。 圖 裝配分析 （ 5） CAE 分析。 CAE 分析主要是檢查零 件的強度鋼度的性能，零件必須滿足性能要求，此外 CAE 還進行一些 狀態(tài)模態(tài)分析和熱分析等，檢查零件的減震性和耐熱性能等，只把握零件質量很重要的一個關口。 汽車儀表盤的逆向設計 34 數模的確定 在通過 上述 檢查分析之后 ，就是確定數模階段了。上述過程只是一個純粹的逆向設計過程，逆向設計是在已有零件的基礎上建立起來的模型，考慮到不侵犯別人零件的專利 ，在借鑒別人的同時要有自己的創(chuàng)新設計 ，完善自己的設計模型 。 設計出來的儀表盤要與整車造型風格協(xié)調一致。其次 ， 需要 查看一些行業(yè)法規(guī) 等，滿足性能要求。 由于本論文主要只是針對儀表盤的外觀形狀進行的設計，而儀表盤還包括其它諸多內容，如電氣布線，指示燈的選擇設計， 視覺的人機設計等。在完成這些設計后，才能交到客戶的手里面，進行模具試制，樣件生產到批量生產 最終才 投入市場。 汽車儀表盤的逆向設計 35 結 論 本文 主要是對 CITIA 軟件 逆向設 計汽車 儀表盤 進行了研究和分析 ， 熟悉 了逆向設計汽車儀表盤的 設計流 程 ， 并具體的逆向設計了一個 汽車 儀表盤， 現(xiàn)將所做的研究設計成果總結如下 ： （ 1） 收集了相關資料，熟悉 了 汽車儀 表盤的成型原理和加工工藝，結合當今的一些主導思想，分析儀表盤 的發(fā)展趨勢， 作為 汽車“點睛之筆” 的儀表盤 ，曲面化是未來發(fā)展的必然趨勢，并將這一特性應用于本文的設計工作 。 （ 2） 學習掌握了 CATIA 軟件的相關模塊，在設計中， 認識到了 CATIA 強大的曲面設計和逆向設計 功能 ， 提高了自己的軟件應用水平 。 （ 3） 利用 CATIA 軟件 具體的逆向設計了一個汽車儀表盤，根據自己的探索研究總結出了規(guī)范逆向設計汽車儀表的設計流程。并指了出設計要點、注意事項、具體的操作步驟、方法技巧等內容，有助于初學者 學習了解如何逆向設計汽車儀表盤，并可以應用于今后的學習工作中，實現(xiàn)快速規(guī)范的 逆向 設計出汽車儀 表盤。 （ 4） 對設計出來的汽車儀表盤進行了初步的分析， 包括曲面重合的分析、曲率分析、拔模分析及裝配分析的工作內容。這些 審核 是為了使設計出來的產品 滿足 強度剛度要求，符合 塑料件的加工成型工藝要求 ，保證 產品的 質量 要求 。 由于時間的關系， 以及本人水平的限制， 此次設計的研究工作還有許多缺陷和不足 之處。有些問題沒有進行更深入的研究 和探索 ， 例如在后文提到的電氣設計、視覺的人機工程設計和模具設計等內容， 這些缺陷、問題和不足有待于在今后的工作中進一步 學 習 解決和完善。 汽車儀表盤的逆向設計 36 參 考 文 獻 [1] Michael L. 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