基于逆向工程的汽车车身前翼子板重建技术

1、基于逆向工程的汽车车身前翼子板重建技术刘旭沈阳110045）（沈阳职业技术学院，辽宁摘要：逆向工程技术是一项具有广泛应用前景的高新技术，可以迅速、精确、方便地获得实物模型的三维数据及模型，为产品设计提供了先进的产品开发、设计及制造的途径。以车身前翼子板为例，利用非接触式三维扫描仪获得车身的点云文件，利用geomagicstudio软件对点云进行曲率和点距取样，得到计算机能够处理的点云数据，将点云文件进行降噪等处理，生成曲面，对曲面进行光顺等一系列的处理，获得B级曲面。关键词：逆向工程；汽车；点云；曲面；模型中图分类号：TH164文献标识码：A2011）03003902文章编号：16710517

2、（逆向工程也称反求工程等。传统的产品设计通常是从概念设计到图样，再制造出产品，我们称之为正向工程，而产品的逆向工程是根据已有的零件生成图样，再制造产品。零件表面数据获取方法按照探头是否与零件表面接触可分为接触式扫描和非接触式扫描两大类，接触式有触发式和连续扫描式数据采集及基于磁场、超声波的数据采集等。而非接触式主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等。非接触式扫描由于采样精度高、采集速度快和测量方便等特点，因而在汽车制造业逆向工程中应用最为广泛。逆向工程数据采集的主要特点之一。点云是在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合。三维激光扫描仪，其扫描

3、结果直接显示为点云，依据点云能够提取任何你想得到的信息。通过运用非接触式三维扫描仪，获得了车身前翼子板的点云数据如图1所示。1非接触式扫描非接触式扫描主要运用光学原理采集数据，非接触式采集方法在高速采集数据方面具有显著的优势而且数据采集和数据处理能够进行并行处理。其中，基于光学原理的测量设备在逆向工程中的应用最为广泛。本文采用非接触式数据采集方法中的激光扫描法。图1前翼子板点云2.2点云文件的处理点云数据处理大致可分为:点云数据的取样、22.1点云的获取与处理点云的概念在采集过程中，能对零件表面实现密集的数据采集，在逆向工程中，这种极为密集的测量数据被称为“点云”。密集、散乱的“点云数据是数据

4、杂点的删除，数据的噪声滤除、平滑及筛减，利用特征搜索功能找出曲面的趋势或特征，切割除不需要的点或剖切点数据。点云通过三角面片化的方法称为多边形面。由于在获取点云的过程中，经过大量的拍摄，造成了点云的重复，因此为了处理方便，首先要对点云进行处理。为了计算机处理方便，在起始时设置显示点云数为5%。图2为经过处理后的点云数据。收稿日期：20110320作者简介：刘旭（1969），男，辽宁沈阳人，助理实验师，从事汽车车身制造（逆向工程方向）研究。3前翼子板的曲面重建40辽宁农业职业技术学院学报第13卷3.3面的构建在创建片体之前，用户首先需要确定称作轮廓线的实体，它可以由手动指定，也可以由软件根据模型

5、曲率自动侦测。轮廓线用来指导曲面节片的构成并且允许对节片组成进行轻松的编辑。使用DetectCurvature命令，可以在模型上根据曲图2经过处理后的点云数据3.1曲面重建曲面的重建是逆向工程数据处理过程中最为关键的一步。目前,逆向工程中主要有三种构造曲面的方法:第一种是以BSpline样条曲线或非均匀有理B样条曲线(NURBS曲线)为基础的曲面构造方法；第二种是以三角Bezier曲面为基础的曲面构造方法,第三种是以多面体方式来描述曲面物体。采用NURBS曲线构造方法有着突出优点:它可以精确地表示二次规则曲线曲面,从而能用统一的数学形式表示规则曲面与自由曲面；具有可影响曲线曲面形状的权因子,使

6、形状更宜于控制和实现；NURBS曲面还可以准确表达多块面片连接而成复合曲面；在几个面片之间连接的NURBS曲面可以达到C2连续。NURBS曲线的这些特性对创建高品质的曲面是非常重要的。重建后的前翼子板模型如图3所示。面曲率自动突出轮廓线，ConstructPatches命令在三角面上生成四边的节片，根据具体情况选择适当的数量。注意应使节片井然有序。通过加强边线生成uv网格等命令最终形成C1连续的NURBS曲面。创建完成的曲面如图5所示。图5获得NURBS曲面的前翼子板模型4结论本文以汽车车身前翼子板为例，将逆向工程技术应用于复杂的曲面中，对实物车身前翼子板的侧围的数据进行收集并进行了表面处理。

7、研究了逆向工程的关键技术及其在实际应用中需要注意的问题。主要结论如下：1）在对接触式和非接触式测量方法原理理解的基础上，分析不同测量方法的优缺点，并运用非接触三维扫描仪完成了对车身前翼子板的数据采集工作。2）通过对点云文件的处理，了解了点数据和曲面间的联系，在对点云的处理中深入的理解了曲面生成的理论。在对模型处理的过程中，对曲面的光滑、平顺的特征的处理更加理解了获取数据中对精度的要求，以及如何充分反映出设计要求。3）软件，充分利用GeomagicStudio软件的功能和优势对车身前翼子板的侧围进行模型的创建工作，并对零件的光滑、曲率等特征进行了修正使其达到要求。通过以上研究，我们可以得出逆向工

8、程技术应用在汽车工业可以提高设计精度，缩短研制周期，方便而准确的获取车身外形数据，从而使企业成本大大降低，产品快速进入市场，获得更大的竞争优势和利益。（下转第43页）图3重建后的前翼子板模型3.2面模型的修正由于在扫描过程中要在扫描车身表面粘贴标志点，所以在获取的点云数据生成的曲面上有大量的孔洞，经过修正得到曲面模型如图4图4修正后的前翼子板模型王德武等：浅谈网络环境下数字图书馆信息资源优化整合43当今，科学和技术向高度专门化和综合化发展，网络环境下数字图书馆信息资源只有优化整合，才能使信息用户更好，更快地获取知识，提高信息资源的利用率，实现信息的增值服务，实现最大限度的资源共享。参考文献:1

9、肖希明.再论我国信息资源保障体系建设J.图书馆,(6).2006，2李进.浅谈网络环境下的高校数字图书馆安全J.内蒙古(1).科技与经济,2009，3陈艳红.浅谈面向用户的数字图书馆信息资源整合J.海峡科学，2007，(9).4王红玲.张齐增，孙孝诗.网络环境下图书馆信息资源的北京图书馆出版社,2006.整合开发M.北京：OntheOptimizationandIntegrationofDigitalLibraryInformationResourcesUndertheNetworkEnvironmentWANGDewu,ZHANGXiu,CHENLimin(LiaoningAgricultu

10、ralCollege,Liaoning115009China)Abstract:Optimizetheintegrationofnetworkinformationresourcesisawiderangeofrelated,comprehensiveandstrongnewresearchfield,Thisarticlefromthenetworkenvironment,optimizetheintegrationofdigitallibraryinformationresources,motivation,principles,problems,strategiesandmethodso

11、fsystemanalysispointofview,researchnetworkenvironment,optimizingtheentiredigitallibraryinformationresources.Keywords:digitallibrary;informationresoures;optimizationandintegration!（上接第40页）参考文献：1刘伟军.逆向工程原理方法及应用M.北京：机械工业出版社，2009.2张学昌.逆向建模技术与产品创新设计M.北京：北京大学出版社,2009.3赵斌，张湘伟等.汽车覆盖件逆向工程设计应用J.机床与液压,2008,6(5

12、)：272274.ReconstructionofAutoBodyFrontFenderPasedonReverseEngineeringLIUXu（ShenyangPocytechnicCollege，Shenyang,110045China）Abstract：Reverseengineeringisabroadprospectofthehightech,quick,accurateandeasyaccesstodataandthreedimensionalmodelofphysicalmodelforproductdesignprovidesadvancedproductdevelopment,designandmanufacturingapproach.Inthispaper,thebodyfrontfenders,forexample,usingnoncontactthreedimensionalbodyscannertoobtainthepointcloudfile,usegeomagicstudiosoftwareforpointcloudsamplingcurvatureandpitch,getthecomputertohand