基于catia的逆向工程在汽车车身设计中的应用

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1、基于CATIA的逆向工程在汽车车身设计中的应用基于CATIA的逆向工程在汽车车身设计中的应用姚泽胜,曹勇(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)摘要:逆向工程是在现代计算机技术基础之上产生的一种新的产品设计和开发方法,通过对逆向工程概念的介绍及在汽车车身设计上的实例演示,探讨基于CATIA的逆向设计的一般流程.关键词:逆向上程;点云;曲面拟合;车身设计ApplicationoftheCarBodyDesigninReverserEngineeringBasedonCATIAYAOZesheng,CAOYong(SchoolofAutomo

2、tiveEngineering,WuhanUniversityofTechnology,WuhanHubei430070,China)Abstract:Reverseengineeringisbasedonmoderncomputertechnologytoproduceanewproductdesignanddevelopmentmethods.ItexploredthereversedesignprocessingeneralbasedonCATIAbyintroducingtheconceptofreverseengineeringandth

3、edesigndemonstrateofcarbody.Keywords:Reverseprocess;Cloudpoint;Fittingsurface;Carbodydesign0引言在汽车工业不断发展的今天,计算机新技术的不断应用及人们消费需求的不断变更,促使汽车产业界要努力缩短产品生命周期,不断推陈出新,这就对汽车车身及各零部件的设计工作提出了更高的要求.现今汽车零部件具有功能日趋多样化,外观造型复杂化,成型质量高等特点(尤其是汽车覆盖件).然而在传统开发中,工业产品均是循着序列严谨的研发流程,从功能与规格的预期目标确定开始,构思产品的零组

4、件需求,再由各个组件的设计,制造以及检验零组件组装,检验整机组装,性能测试等程序来完成.每个组件都保留有原始的设计图,现在已用电子的CAD图档来保存.这样的开发模式称为预定模式,此类开发工程亦通称为顺向工程.显然它已经很难适应现今的产品规格要求以及多变的市场机制.顺向设计已突显其耗时,耗力,产品生命周期长,成本高昂的缺点.在这样的背景下,逆向工程应运而生.1逆向工程的基本内容及工作流程逆向工程也称反求工程,它是相对传统设计而言的.传统的产品实现通常是从概念设计到图样,再制造出产品,称之为正向工程,而产品的逆向工程是从一个存在的零件或原型人手,利用3

5、D数字化测量仪器,准确,快速地测量轮廓坐标,并经建构曲面,编辑及修改后,传送至一般的CAD/CAM系统作进一步的设计,再由CAM所确定的NC加工路径送至CNC,加工机制作所需模具,或者送到快速成型机将样品模型制作出来.目前大多数有关逆向工程技术的研究和应用都集中在几何形状,即重建产品实物的CAM模型和最终产品的制造,称为实物逆向工程.逆向工程技术能快速建立新产品的数据化模型,大大缩短新产品研发周期,提高企业生产效率.逆向工程一般包括数据采集,数据处理,曲面重构及CAM建模,如图1所示.样件攥翌毫缀测量产蘸数挺抵工数据处理PD燕统糖型重建eAn,eA

6、M系统图1基于实物模型重建的逆向工程技术流程2数据采集数据采集又称模型数字化,即指通过坐标测量或激光扫描仪等测量装置,获取实物表面特征点三维坐标值的过程.通过测量实物表面特征点,记录反映实物形状的特征数据,实现实物模型的数字离散化.数据采集是逆向工程的一个关键部分,其质量直接影响后期曲面的重建,CAM建模的实施,并且关系到整个逆向工程的成败.逆向工程中数据采集的方法一般可以分为接触式测量及非接触式测量2种方法.随着测量技术的不断发展.出现了多种测量方法,如图2所示.接触式测量方法是通过传感测量探头与样件模型的接触,而获取样件表面的坐标位置.在测量过

7、程中样件表面会受到接触力的作用,因此接触式测量方法不能对易碎材料,软质材料,弹性材料,腐蚀性材料及其他超薄型材料进行测量.而且不易测量具有复杂内部型腔,特征几何尺寸小及特征曲面较多的样件模型.但它与被测样件模型表面的反射性,颜色,曲率等关系不大.非接触式测量方法主要是运用光学,声学及磁学等领域的基本原理,将一定的物理模拟量通过一定的算法转化为样件表面的坐标值.它可以测量具有复杂结构的样件模型,但对被测样件模型及外部环境要求比较高.光学测量是非接触式测量方法中使用最广泛的一种,它要求环境光线不应过强,且光照研究与开发2O11.04O66应均匀,样件表

8、面粗糙度小,倾角小及起伏不大等.同时被测件表面不应反光,不满足此要求时可采用着色渗透探伤剂,对被测件表面进行喷涂着色处理,