浅析汽车造型设计中的CAS

28技术纵横轻型汽车技术201110总266浅析汽车造型设计中的CAS罗伟孙大鹏程鹏程威上汽商用车技术中心摘要近年来随着汽车工业的飞速发展，各大汽车品牌要想不断提高市场占有份额，就必须在最短的时间内推出新车型。越来越多的汽车企业认为，缩短研发时间是快速推出新车型的必要条件，计算机技术的发展，极大地提高了汽车造型设计的效率，特别是计算机软件的发展，推动了汽车造型设计的发展。现在CASCONCEPTASURFACE设计在汽车造型设计中发挥着越来越重要的作用，本文主要探讨CAS的概念，CAS设计阶段的一般设计流程，制作CAS与其他专业的关系，CAS的发展与展望。关键词CAS效果图实物模型工程可行I生分析A面1前言有汽车就有汽车设计，有汽车设计就有设计流程，接下来先了解一下汽车传统设计流程制作效果图，评审通过后，根据效果图制作油泥模型，在油泥模型上不断的修改调整直至造型认可，评审通过后，将油泥模型逆向，然后进行结构设计。汽车设计的传统设计流程如图1所示图1汽车传统设计流程在传统的流程中，前期工程的分析较少，后期开发风险较大，开发周期长。这与在较短时间内推出新车型的市场要求产生了巨大的矛盾，计算机技术引入汽车设计较好地化解了这一矛盾。计算机技术的发展推动三维设计软件的发展，在三维设计软件中可以快速地表达较为复杂形态，从而优化流程，提高效率，缩短开发周期，特别是大量的工程介入，降低了后期开发的风险。2CAS概念描述21CAS的定义CAS的全称是CONCEPTASURFACE，中文名称是前期外表面数模，指在汽车设计中用于表达造型意图且体现一定工程信息的三维数字模型。22CAS数据制作质量要求CAS一般用于体现造型意图、洗削模型、工程可行眭分析、后续A面制作等。体现造型意图，一般只要视觉感受良好即可，对面的质量没有具体要求；洗削模型，一般要求点连续01以下相切05度以下即可，在适当的时候可以放宽到点连续02以下相切1度以下；工程可行性分析对面的质量没有特殊要求；后续A面制作基本要求CAS面的质量越高越好，对后期制作有较大好处，考虑到时间成本等因素，可以放宽要求。一般来说，CAS数据的质量要求为点连续01以下相切05度以下。23COMPUTERAIDEDSTYLING与COMPUTERAIDEDDESIGN的区别计算机引入设计以后，就产生了计算机辅助设计COMPUTERAIDEDDESIGN，简称CAD，指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，细轻型汽车技术201110总266技术纵横29分后就产生了计算机造型设计，主要是针对造型设计方面，包括所有产品的计算机辅助造型设计。在汽车设计中，由于汽车的设计和制作的高精度要求，需要高质量的曲面，对这种高质量的曲面称为A面，A面一般定义为满足工程要求、准确表达造型意图的高精度的高级曲面。在制作A面以前，一般有数模为之铺垫，称之为前期概念外表面数模，前期概念外表面数模可以理解为A面的预想数模。计算机造型设计的英文名称为COMPUTERAIDEDSTYLING，简称为CAS；前期概念外表面数模的英文名称为CONCEPTASURFACE，也简称为CAS。二者的使用范围和主要功能不同，二者的对比见表1。表1计算机造型设计和前期概念外表面数模的对比计算机造型设计前期概念外表面数模英文名称COMPUTERAIDEDSTYLINGCONCEPTASURFACE简称CASCAS使用范围所有产品主要指汽车主要功能体现造型意图体现造型意图和工程校核3CAS设计阶段的汽车设计流程CAS设计在汽车设计中发挥举足轻重的作用，CAS设计在汽车设计流程中属于关键路径。了解一般流程对了解CAS的作用大有帮助，现介绍一下CAS设计阶段的汽车设计一般流程。图2。图2CAS阶段的汽车设计一般流程流程描述为先制作效果图，通过评审后，制作CAS、实物模型，在CAS和实物模型上不断修改直至造型认可，通过评审后，制作A面，同时进行工程可行性分析。制作CAS不是一步完成的，一般没有具体的规定需要做几轮，理论来说，做的越多，项目就越深入，项目后期风险也会越小。由于时间成本等因素控制，需要找到一个平衡点。一般来说做三轮，分别为CAS0、CAS1、CAS2。分别完成项目的阶段性目标，解决相关的问题。三轮CAS是不断完善的过程，每个阶段的要求都是不断提高的，最终需要满足造型和工程的要求，三个阶段需要完成的造型和工程目标见下表2。造型和工程在许多时候是有冲突的，这就需要造型师、工程师和CAS设计师的智慧去创造性地解决问题，在这个时候经验和创新思维就显得尤为重要，要么更改造型，要么更改结构，或者两者都改，具体怎么改，要看双方博弈的结果了。在项目中CAS设计师是具体制作者，通常比较了解情况，其在造型和工程有冲突的时候提的建议一般是最有效的，因此CAS设计师的能力就显得非常重要。表2三个阶段需要完成的造型和工程目标CASOCAS1CAS2造型效果基本符合完全符合完全符合工程问题基本解决部分解决解决主要数据质量一般一般较好4CAS与相关专业的关系在项目进行中，几乎所有的项目都有时间和资源相对匮乏的问题，而且一般包含多次评审和修改。要完成项目目标，不仅对CAS设计师的能力有较高的要求，而且需要项目组所有成员对整个流程有较深入的理解，与此同时还需充分理解CAS和各相关专业的关系，所以，理清CAS和各相关专业的关系十分重要。在图2中，我们看到CAS和效果图、实物模型、工程可行性分析、A面之间存在复杂的关系，如何理清这些关系是比较重要的，一般需要理清以下几个关系CAS和效果图的关系，CAS和实物模型一般为油泥模型的关系，CAS和A面的关系，CAS和工程可行生分析的关系41CAS和效果图的关系效果图是制作CAS的必要条件，不是制作CAS的充分条件。制作CAS要求效果图、工程可行性分析、造型策略等支持文件。效果图一般定义为项目组选定的方案。在汽车开发过程中，有些人没有搞清楚这个问题，认为只要有效果图就可以制作CAS。仅仅通过效果图制作的CAS，因为背后没有工程支撑，其价值大打折扣，最多只能算是概念数模。CAS也可以支持效果图的设计，不少项目中，在CAS上截取某一视角的截图，然后造型师在该截30技术纵横轻型汽车技术201110总266图上进行发挥和再创造，然后制作出一幅新的效果图，然后再进行CAS制作，如此反复，最终制作符合造型意图的效果图。42CAS和实物模型的关系CAS和实物模型都是为项目服务的，都可以体现造型意图，都是为A面做准备的，均可以进行工程可行性分析，均可以进行评审。CAS在可行性分析的效率方面更有优势，利用相关的计算机软件能够对CAS进行快速的分析。实物模型在体现造型意图方面相对更加直观，更加有利于造型师对形态的把握，另外，CAS表现造型效果方面用的技术是计算机仿真，仿真毕竟不是真的，有时会有偏差。如果打一个比喻的话，CAS和实物模型就像人的左右手，是不是单臂人一定不如双臂的人答案是不一定在不同的公司中实物模型和CAS的能力不同，有的公司比较偏重实物模型，有的公司比较偏重CAS。在实践中，最适合公司目前的能力的状态是最好的。一般来说，两者是互补的关系，正常的公司需要CAS和实物模型共同成长。有一种相对有效的做法是，先制作CAS，后用CAS洗削，然后在实物模型上修改，通过三座标测出相关数据，同步体现在CAS上。在CAS上体现后用于工程可行性分析，待工程反馈后，将工程反馈体现在CAS上，同时体现造型意图，然后测出CAS的相关数据，通过三坐标将数据反馈到实物模型上。如此反复最终制作出体现造型意图、符合工程校核的实物模型和CAS。43CAS和A面的关系CAS是A面的前置任务，制作A面一般是需要有CAS的，但在部分项目中确实存在不做CAS的。我们这里指的是一般有CAS的情况下，CAS做的越完善，面做的越好，对A面工作的开展越有利。在有的项目中，将CAS按照A面的标准来制作，这样制作的好处是，有利于工程可行性分析，降低项目风险。但这样制作带来的问题是，需要投人大量的CAS设计师，造成局部资源浪费，一般不采用这种做法。一般来说在CAS阶段，对称面是按照A面的标准进行制作的，对称面需达到G3连续，大的基本面也需达到G3连续，有些时候根据项目状态，大的基本面的要求可以适当放宽。CAS一般不需体现小于2MM的面差，一般体现大于2MM的面差。44CAS和工程可行性分析的关系工程可行性分析贯穿整个CAS设计流程，工程可行性分析的强弱直接影响到CAS的品质，如果工程可行性分析的准确性高，这个CAS的价值就高，反之则不然。一般来说，CAS基本体现造型的意图，通过评审的CAS一般都有较好的视觉效果，否则通不过评审，如果后期制作A面的时候发现前期的工程可行性有较为严重的错误，势必推翻原有造型，这将对项目产生较大影响，并且造成较大的资源浪费。可以看出，工程可行性分析的准确性显得非常重要，许多时候，工程可行性分析需要考虑供应商的能力和产品的成本等，这个时候一般需要项目组的支持。综上所述，在设计中，CAS和效果图、实物模型、工程可行性分析、A面之间的关系可以理解为效果图和工程可行性分析是CAS的必要条件，实物模型是CAS的辅助条件，A面是CAS下一个阶段。5发展与展望CAS已经比较广泛的应用于渲染了，现在的许多渲染软件都可以渲染出比较不错的效