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        汽車逆向設計全程解析與案例講解

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        少年 發表于 2016-2-14 21:15:46 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
            眾所周知,車身的開發它需要大量資金的積累、技術的積累、人才的積累。我國汽車業尚沒有形成很強的研發能力,很多專家認為:過去多年我們走的開發思路,一是完全自主開發,一切從零開始,這種開發思路實踐證明不成功,因為我們沒有那么大規模支持,更沒有那么多的技術、管理積累;二是圖省事,簡單"拿來主義",購買技術,這樣技術永遠掌在別人的手里,不可能形成自主開發能力。  
            逆向工程技術就是迅速解決提升我們汽車車身研發水平重要手段之一。我們提升汽車自主開發能力,趕上世界水平唯一的辦法,必須采取站在巨人的肩膀上,要消化、吸收、改進、創新。韓國、曰本都曾經走這條路,他們不是簡單的把別人的車拿來裝配,而是真正地消化、吸收,通過消化、吸收學習,縮短與世界水平的差距,逐步培養起自己的自主開發能力,因此成為今天的汽車開發世界強國。  逆向工程技術正是消化、吸收先進技術重要方法之一,尤其在車身開發方面,逆向工程技術是送我們走上巨人肩膀的強大武器。我們福田公司車身開發人員正是利用這先進技術開展了歐曼重卡車身的研發,并取得了成功。  
        一、逆向設計的概念  
        逆向工程(ReverseEngineering-RE)是對產品設計過程的一種描述。  在工程技術人員的一般概念中,產品設計過程是一個從無到有的過程,即設計人員首先在大腦中構思產品的外形、性能和大致的技術參數等,然后通過繪制圖紙建立產品的三維數字化模型,最終將這個模型轉入到制造流程中,完成產品的整個設計制造周期。這樣的產品設計過程我們稱為“正向設計”過程。逆向工程產品設計可以認為是一個“從有到無”的過程。簡單地說,逆向工程產品設計就是根據已經存在的產品模型,反向推出產品設計數據(包括設計圖紙或數字模型)的過程。從這個意義上說,逆向工程在工業設計中的應用已經很久了。早期的船舶工業中常用的船體放樣設計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術在制造領域的廣泛應用,特別是數字化測量技術的迅猛發展,基于測量數據的產品造型技術成為逆向工程技術關注的主要對象。通過數字化測量設備(如坐標測量機、激光測量設備等)獲取的物體表面的空間數據,需要利用逆向工程技術建立產品的三維模型,進而利用CAM系統完成產品的制造。因此,逆向工程技術可以認為是將產品樣件轉化為三維模型的相關數字化技術和幾何建模技術的總稱。逆向工程的實施過程是多領域、多學科的協同過程。  
        作為一種新產品開發以及消化、吸收先進技術的重要手段,逆向工程和快速原型技術可以勝任消化外來技術成果的要求。它們的出現改變了傳統產品設計開發模式,大大縮短了產品開發的時間周期,提高產品研發的成功率。


        當今,各個行業越來越注重產品的外觀設計,以此來吸引顧客,最終在商業上取得成功。這點在消費產品的設計中體現的尤為突出。特別是手機、數碼相機、汽車等行業。  
        二、順、逆向工程在設計流程中的比較與分析  
        逆向工程,顧名思義與順向工程的設計流程不同,其過程是依靠已經存在的零件或是產品原型的表面所得到的資料來建立3DCAD模型,而不是透過設計圖。   
        圖1:兩個設計流程的主要差別在于傳統的順向工程是概念設計、產品規范到產品設計圖,而逆向工程則是由測量到的資料來反推得到3DCAD模型。
        如圖1所示,其兩個設計流程的主要差別在于傳統的順向工程是概念設計、產品規范到產品設計圖,而逆向工程則是由測量到的資料來反推得到3DCAD模型。順向的產品開發程序是設計師依據產品企劃時所定的規劃與設計構想,繪制草圖及效果圖,并且依據效果圖制作手工模型,或以建構CAD幾何模型,最后進行NC或RP(RapidPrototype)的加工程序。然而導入逆向工程設計程序后,設計師仍是依據產品設計企劃時所定的規范與設計構想,但效果圖或精細描繪則已不是必備的程序了,取而代之的將是直接運用逆向工程對PU泡沫或油土模型進行點資料掃描,并交由CAD系統進行編修與重建,最后進行NC或RP的加工程序,從開發角度看,這個流程中可以明顯發現順、逆向工程的差異如圖2所示。
        圖2
        單純全流程逆向工程會產生以下問題:資料量大、調取數據麻煩、曲面定位(Location)、曲面的連續性控制等。采用混合式設計流程,僅需要對修改部分作局部逆向工程快速重建、從而能縮短整個設計制造的程序。如圖3所示。   
        圖3
        三、逆向設計的基本流程
        圖4 汽車設計項目實際流程  
        逆向工程是將實物轉變為CAD模型的數字化技術、幾何模型重建技術和產品制造技術的總稱,逆向工程是汽車產品開發的新方式。目前基于CAD/CAM系統的數字掃描技術為實物逆向工程提供了有力的支持,在進行數字化掃描、完成實物的3D重建后,通過NC加工就能快速地制造出模具,最終注塑得到所需的產品,通過逆向工程技術,在消化、吸收先進技術的基礎上,建立和掌握自己的產品開發設計技術,進行產品的創新設計,是提高汽車設計能力和制造效率的捷徑。  逆向工程的簡單過程是:利用數字化掃描設備掃描實體模型,將數據導入計算機,利用逆向工程軟件處理獲取的點云數據,行程曲線、曲面、實體模型,對實體模型進行修正,形成最終的三維模型。相比正向建模,逆向工程建模的速度更快,效率更高。逆向工程隊對計算機處理器、內存和顯卡的性能有綜合要求,特別是要保證實時數據采集和處理,必須配置較高的內存和性能強大的顯卡。  
        1、逆向工程的結構體系  
        逆向工程系統主要由三部分組成:產品實物幾何外形的數字化、CAD模型重建、產品或模具制造。逆向工程中的關鍵技術是據采集、數據處理和模型的重建。
        逆向工程流程圖
        (1)數據采集  
        數據采集是逆向工程的第一步,其方法的得當直接影響到是否能準確、快速、完整地獲取實物的二維、三維幾何數據,影響到重構的CAD實體模型的質量,并最終影響產品的質量。   
        圖6 數據采集  
        (2)數據處理
        對于獲取的一系列點數據在進行CAD模型重建前,必須進行格式轉換、噪聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補償和插值補點等處理。   
        圖7 運用CATIA軟件進行數據處理
        (3)模型重建  
        將處理過的測量數據導入CAD系統,依據前面創建的曲線、曲面構建出原型的CAD模型。   
        圖8 重新建模


        簡單理解汽車逆向設計流程:拿到實物產品----進行產品公析抄數------抄數機進行抄數數據文件STL格式-----Surfacer或Geomagic進數據處理格式為igs------進行Pro/E等三維軟件中進行繪圖,當今主要流行的三維CAD軟件如UG、IMAGEWARE、CATIA、I-DEAS、Pro/Engineer。  
        四、實例講解  
        (一)逆向工程技術及其在福田重卡車身開發中應用  
        數據處據工作流程:對掃描數據進行處理→拼合掃描點云→以點云產生初步的表面→對雜訊點進行處理、刪除→根據處理后的點云以及零件特征,進行零件三維曲面、結構重建,得到零件的三維數學模型和線架構圖。下面以福田重卡前圍某零件為例說明。   
        文中主要針對目前設計流程布局規劃合理性進行了探討。結合實際項目中所遇到的障礙和問題,提出順、逆向工程相結合的觀點,從而達到優化設計流程,縮短產品研發周期的目的。順、逆向工程的結合不僅可以解決設計流程中的設計與實體模型互動問題,也為設計師的概念發散提供了一個可靠的實物平臺。在后續研究中,將更多考慮新興技術,非接觸掃描技術,虛擬現實技術的進一步應用。在整個設計流程中,將虛擬與現實之間的時時互動作為一個應用重點。部分取代現有實體模型,從而進一步縮短研發周期。提高產品競爭力。

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        板凳
        渣渣渣 發表于 2016-4-7 21:11:46 | 只看該作者
        卡扣是用于一個零件與另一零件的嵌入連接或整體閉鎖的機構,通常用于塑料件的聯接,其材料通常由具有一定柔韌性的塑料材料構成。卡扣連接最大的特點是安裝拆卸方便,可以做到免工具拆卸。現在卡扣連接技術已越來越多的應用于汽車內飾件的連接上。
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        JU034791 發表于 2017-6-4 15:11:13 | 只看該作者
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        渃茴袖犺 發表于 2018-5-7 21:39:26 | 只看該作者
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        6#
        大樹上的面包 發表于 2018-6-2 04:29:06 | 只看該作者
        很精典,謝謝! 難得的好貼













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        7#
        默默行lrz 發表于 2018-6-2 15:11:38 | 只看該作者
        應該加分呀













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        8#
        丁搖搖mb 發表于 2018-6-2 22:53:07 | 只看該作者
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        9#
        魔鬼車神891 發表于 2018-6-4 11:32:23 | 只看該作者
        強強強~~,太好了,謝謝













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        10#
        有人吵架exb 發表于 2018-6-4 14:28:04 | 只看該作者
        謝謝分享哈













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