【正文】 的引導線盒剖面線。如圖 所示。圖 擋風玻璃支柱—車窗上部特征線前端蓋兩側(cè)—車門上部—尾部這部分屬于狹長區(qū)域，由于涉及范圍比較廣，所以在作剖面線串的時候尤其要注意對曲率有所改變的地方的處理，應該在曲率有所改變的地方的左右兩邊分別施以剖面線，以不至于得出的曲面過于失真，結(jié)果如圖 所示。圖 前端蓋兩側(cè)—車門上部—尾部特征線尾部上側(cè) 此處為發(fā)動機引擎罩后部曲面與第四步中的尾部兩側(cè)曲面接合的曲面，故引導線已經(jīng)存在，只需作出剖面線即可，如圖 所示。圖 尾部上側(cè)特征線車輪部位如圖 所示，用 B 樣條曲線在點云網(wǎng)格勾勒出圍繞著這輪的一圈曲面，圖 為樣條曲線在點云網(wǎng)格中和在點云中的對比。通過觀察對比圖，可以得出樣條曲線非常接近圓。此處不用圓弧命令而依然用 B 樣條曲線勾勒特征線的原因是圍繞著車輪的這個曲面并非平面，可以由圖 看出，所以作者本人認為用 B 樣條曲線是較為好的選擇。實際上需作出圍繞 4 個車輪的曲面，此處僅以右后輪處舉例說明，其他三個就不一一細說了，圖 為完成后的繞車輪曲面的特征線。 （a）點云視圖中的曲線 （b）點云網(wǎng)格視圖中的曲線圖 曲線在點云網(wǎng)格中和在點云中的對比圖 圍繞車輪的部分曲面圖 完成后的繞車輪曲面特征線車門后方兩側(cè)此處主要是沿著圓弧作剖面線，最終結(jié)果如圖 所示。圖 車輪出圓弧剖面線尾燈部分此部分是汽車掛牌部位，故結(jié)構(gòu)復雜，點云數(shù)據(jù)不齊全，就算能夠較為清楚地還原出本來的輪廓，其意義也不是非常大，故考慮用一個曲面來代替，其特征線如圖 所示。圖 尾燈部分特征線前燈部分此處曲面較為簡單，只需勾勒出前方進氣口與車燈之前的兩條狹長曲面和前部的下面包圍曲面，結(jié)果如圖 所示。圖 前燈部分特征線車門部分車門部分曲面較為復雜，其中間有凹陷部分，故此處用 3 個平面和 3 個曲面來近似模擬車門。特征線如圖 所示。圖 車門部分特征線1排氣管部分排氣管部分在除去排氣管的兩個孔之后的曲面十分簡單，只有一個曲面，只需作出剖面線和引導線掃略即可，特征線如圖 所示。圖 排氣管部分特征線1Imageware 部分的完結(jié)至此，在 Imageware 中勾勒特征線的工作已經(jīng)全部完結(jié)，如圖 所示。接下來需要在 UG 中按照已經(jīng)勾勒好的特征線還原出 R8 汽車的外殼形狀。使用圖層功能將 格式的文件。圖 整車特征線 UG 部分 概述此課題中，最關(guān)鍵且最有意義的工作是勾勒 R8 汽車外殼形狀，所以 Imageware中的工作是最重要的，尤其是勾勒的特征線不僅僅關(guān)系到在 UG 中生成曲面的質(zhì)量，而且能夠反映反求工作者對于該汽車外殼形狀的理解和對設(shè)計師意圖的揣摩。由于在 Imageware 中勾勒的特征線主要以剖面線和引導線為主，所以在 UG 中還原外殼形狀的過程主要用網(wǎng)格曲面命令進行掃略（插入→網(wǎng)格曲面→通過曲線網(wǎng)格） 。在 UG 中則大概按照在 Imageware 勾勒特征線的步驟進行還原。 在 UG 中生成外形輪廓具體步驟頂面選擇頂面兩側(cè)頂面中間的一共三條曲線作為引導線串，擋風玻璃頂邊緣線、頂面中部橫向剖面線和引擎罩前端邊緣線一共三條曲線作為剖面線，并以 為相交公差生成曲面，結(jié)果如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 頂面前端蓋可觀察到前端蓋非常平滑且 U、V 兩向都為凸，所以根據(jù) Imageware 中勾勒的特征線、 為相交公差生成曲面，結(jié)果如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 前端蓋擋風玻璃支柱—車窗上部此部分為狹長區(qū)域，兩條引導線幾乎平行，從前端蓋的兩個角一直延伸至引擎罩處，剖面線近似為二階曲線。生成時的剖面線串和引導線串的選擇及生成結(jié)果見圖。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 擋風玻璃支柱—車窗上部曲面前端蓋兩側(cè)—車門上部—延伸至尾部此部分同為狹長區(qū)域，在 Imageware 中勾勒特征線的時候已經(jīng)在曲率變化的地方施加了剖面線串防止生成的曲面過于失真，生成時的剖面線串和引導線串的選擇及生成結(jié)果見圖 。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 前端蓋兩側(cè)—車窗上部曲面尾部上側(cè)此部分與前端蓋類似，均為面積較大且光滑曲面，同樣按照 Imageware 中勾勒的剖面線串和引導線串構(gòu)造曲面，生成時的剖面線串和引導線串的選擇及生成結(jié)果見圖。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 尾部上側(cè)曲面車輪周圍部分車輪周圍部分曲面的生成十分簡單，只需正確選擇剖面線串和引導線串即可，具體見圖 。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 車輪周圍部分曲面車門后方兩側(cè)此部分為過渡區(qū)域，同上一個步驟，只需正確選擇剖面線串和引導線串即可，具體見圖 。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 車門后方兩側(cè)曲面尾燈部分尾燈部分主要是汽車掛牌和尾燈裝飾作用，由于此處點云數(shù)據(jù)不夠齊全，即便能夠很細膩地還原此處曲面，但是跟此課題主要研究的方向有或多或少的出入，所以此處用一個曲面代替整個汽車后部的外殼形狀，生成時的剖面線串和引導線串的選擇及生成結(jié)果見圖 。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 尾燈部分曲面前燈部分前燈部分主要是一些狹長曲面，共 3 部分，生成好的前燈部分如圖 所示。圖 前燈部分曲面車門部分車門部分較為復雜，現(xiàn)分 4 步敘述車門的生成過程：（1）生成最下端的向車內(nèi)收攏的部分曲面，如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 車門生成過程 1（2）生成車門中部大塊平滑曲面，如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 車門生成過程 2（3）生成車門上部平滑曲面，具體如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 車門生成過程 3（4）補全剩下的兩塊曲面，車門完全生成如圖 所示。圖 完整車門1排氣管部分排氣管部分的生成如圖 所示。 （a）剖面線串和引導線串的選擇 （b）生成結(jié)果圖 排氣管部分曲面1整車外形曲面至此，整車的外形輪廓已經(jīng)生成了絕大部分，剩下的部分仍然按照選擇剖面線串和引導線串的方法進行構(gòu)造，整車曲面完全生成的結(jié)果如果 所示。圖 整車曲面1整體縫合隱藏所有曲線，準備進行縫合所有曲面，使用“插入—聯(lián)合體—縫合”命令。生成的曲面都會存在誤差，面與面之間會存在縫隙（如圖 ） ，最后需要做一個整體的縫合，縫合時先縫合大的曲面，大的曲面過渡較好，縫合誤差較??；之后再縫合大曲面與小曲面，小曲面生成誤差較大，與大曲面間的過渡縫隙會大點，縫合時需將縫合誤差調(diào)相對調(diào)高，已保證完整過渡。1最終 UG 模型縫合后車身的反求設(shè)計基本完成，接下來對最終模型做斑馬線反射，斑馬線反射圖可以直觀的反映曲面的光順度。圖 斑馬線反射圖由圖 可以看出，整車外形輪廓曲面特征基本表達準確，曲面光順度基本滿足要求，只是有些細節(jié)位置存在較大誤差。 誤差分析將最終的 UG 文件,導入到 imageware 中，同時打開點云文件，作誤差分析。圖 為導入 Imageware 的 UG 模型，圖 為導入文件和點云。 圖 導入 Imageware 的 UG 模型 圖 導入文件和點云點擊 Measure→Surface to→cloud difference 或者用快捷鍵 Shift+Q，在彈出的對話框中選擇 UG 模型的所有面和車模點云文件（如圖 ） ，點 Apply，軟件自動進行誤差分析，結(jié)果如圖 和圖 所示。圖 選擇曲面和點云圖 誤差彩圖如圖 ，誤差分析結(jié)果中分別顯示了幾何誤差、側(cè)向誤差、反向誤差、正向誤差的最大值和平均值。觀察顏色分布圖可以看出，誤差較大的地方存在于車位掛牌處，因為此處用一個曲面來代替復雜的原始曲面，當然誤差較大，但是對于平均誤差來說， 的誤差還是可以說是達到要求的誤差。圖 UG 模型與點云誤差總 結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容主要有逆向工程的原理及其在汽車設(shè)計上的應用，Comet 三維激光測量設(shè)備的原理、功能和使用，專業(yè)逆向工程軟件 Imageware 和 UG的使用。其中的重點也是其意思是在于如何使用 Imageware 對汽車模型點云進行合理分割，用恰當?shù)那鏄?gòu)建方法進行曲面反求來還原本身的形狀；難點在于如何構(gòu)造曲線來生成各個分割曲面并實現(xiàn)光滑過渡。初次接觸逆向工程課題，對于這項技術(shù)的原理，工作流程以及所使用的專業(yè)軟件都比較陌生。在跑車模型的反求設(shè)計之前，花了較多的時間學習 Imageware 軟件，主要包括各個功能塊的基本應用。在開始做反求時，聽取了熊漢偉老師的意見和參考了上一屆師兄利用構(gòu)線的方法來提取曲線特征，生成曲面。這種方法這種方法只需用到imageware 的 create 模塊，工程量較小，但曲面的誤差會稍微大點。在構(gòu)線過程中，需要不斷的調(diào)整視圖，調(diào)整 B 樣條的極點位置來保證曲線的位置精度和光順度。本次反求設(shè)計使用的 R8 汽車模型曲面特征較為復雜，經(jīng)歷過多次的失敗的分割曲面，曾經(jīng)一度接近無解的邊緣，但是通過熊漢偉老師的耐心的講解加之自己的努力，終于以 的平均誤差完成了對 R8 汽車外形曲面的反求。在反求設(shè)計中，產(chǎn)品分析是一個非常關(guān)鍵的階段。產(chǎn)品分析主要是為了確定整個反求設(shè)計思路，包括曲面的分割、細節(jié)特征的表達、過渡問題等等，它決定了產(chǎn)品反求設(shè)計的工程量、需要耗費的時間和質(zhì)量。通過本次畢業(yè)設(shè)計了解到逆向工程的意義，它是實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)消化、吸收到創(chuàng)新的關(guān)鍵過程。隨著逆向工程軟件系統(tǒng)和硬件掃描設(shè)備的不斷完善，逆向工程技術(shù)得以快速發(fā)展，在很多行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。 但是，目前大部分掃描設(shè)備完成整個原型數(shù)據(jù)提取所耗費的時間都比較長，而且掃描范圍有限，這很大程度上限制了逆向工程前進的腳步。預計未來逆向工程技術(shù)將向自動化、智能化、模塊化方向發(fā)展。自動化主要體現(xiàn)在原型數(shù)據(jù)的自動捕獲；智能化主要體現(xiàn)在點云文件的自動生成和產(chǎn)品的CAD、 CAM；模塊化的實現(xiàn)需要先建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫分解為各個模塊，在進行相應產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計中，我們可以使用對應的特征模塊來實現(xiàn)快速設(shè)計。這些發(fā)展都要建立在逆向工程軟硬件開發(fā)設(shè)計的基礎(chǔ)上。參 考 文 獻[1] 單巖，謝斌飛. Imageware 逆向造型技術(shù)基礎(chǔ)[M] . 北京：清華大學出版社2022,2.[2] 單巖，謝斌飛. Imageware 逆向造型應用實例[M] . 北京：清華大學出版社2022,2.[3] 張云杰. UG NX 中文版基礎(chǔ)教程[M] . 北京：清華大學出版社，2022,6.[4] 蔡潤林. UG NX 5 中文版玩具設(shè)計實例精講[M] . 北京：人民郵電出版社，2022,11.[5] 袁浩. 機械設(shè)計使用教程[M] . 北京：化學工業(yè)出版社，2022,9.[6] 蔚敬斌. 逆向工程技術(shù)及應用[J] . 機械管理開發(fā)，2022,4 : 89.[7] 王學超. Audi TT 車身數(shù)模反求設(shè)計[D] . 廣州，廣東工業(yè)大學，2022,6.[8] GB/T 16159—1996，漢語拼音正詞法基本規(guī)則[S] . 北京：中國標準出版社，1996.[9] 孫文學,鄺蕓. ImageWare 在逆向工程設(shè)計中的應用[J] .現(xiàn)代制造工程,2022,8 ： 5957.[10] 李春玲,路長厚. 應用 Imageware 軟件進行逆向工程時幾個問題處理[J] . 制造技術(shù)與機床,2022,2 ：7981.致 謝本設(shè)計室在我的指導教師熊漢偉教授的親切關(guān)懷和細心指導下完成。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到最終完成，熊漢偉老師都始終給予我細心的指導和不屑的支持。