基于逆向工程现代工业的应用研究剖析

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1、创新周总结报告基于逆向工程现代工业的应用研究所在学院：材料科学与工程学院学生专业：材料成型及控制工程（塑性成形及模具设计方向）学生姓名：李磊学生学号：1205010316指导教师：邓子玉李建军2016年1月目录1.逆向工程在汽车业的简介11.1引言11.2汽车车身开发方法综述12.逆向工程技术52.1逆向工程技术简介62.2逆向工程技术在车身设计中的要点92.3逆向工程的设计方法92.4三维测量的现状102.4.1接触式测量方法102.4.2非接触式测量方法113.实体三维扫描123.1点云的分类、特征及相关处理方法123.2点云相关处理技术133.3异常点的剔除153.4.汽车侧围点

2、云164.总结与收获17第一章逆向工程在汽车业的简介1.1引言自1886年第一辆汽车问世以来，汽车工业己经走过一百多年的历程，今日汽车不仅仅是普及的交通运输工具，更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品，体现这种美的艺术品载体就是车身，汽车消费者在对汽车高品质高性能要求的同时，汽车的外观造型也越来越被消费者看重，有时甚至超过了对前两者的需求。近年来，在美学原理设计和人机工程学的引导下，在快速发展的CAD/CAM技术的带动下，汽车车身设计已经愈发显得日新月异。汽车车身最具变化性，车身开发蕴涵多种学科知识，同时车身开发是否成功直接影响整车的市场前景。现代的逆向工程技术就是迅速提升我们

3、汽车车身研发水平的重要手段之一，也是消化、吸收先进技术的重要方法之一。1.2汽车车身开发方法综述传统正向设计特点:制作模型与制图以手工为主，线图、主模型以及二维图是模具、夹具制造的依据，通过实车试装来验证设计(试错)。这种设计方法是设计制造精度低、劳动强度大、设计周期长。开发一个车身需36个到48个月不等的时间。由于费用太高，没有大批量的生产规模以及巨大研发费用，无法支撑车身的开发。在传统设计方法中，车身的整体布局，包括外形曲面构成、色彩、外饰等在绘制效果图时已基本确定，由模型制作人员根据造型师的效果图制作缩比例油泥模型，这是一个反复观察与修改的过程，需要造型师、模型制作人员、美工人员

4、甚至销售人员等的共同参与，因此，对相关人员的素质、经验等要求很局。图1-1传统正向开发过程现代的车身正向开发:上世纪70年代以来，随着计算机辅助几何设计和计算机图形学的迅速发展，车身设计过程中部分或全程引入计算机辅助系统(CAD/CAM软件)，在计算机中构建车身三维数字化模型，以“所见即所得的”交互方式完善设计方案，是现代车身设计方法的主要特点。现代的车身正向开发流程总的来说与传统正向开发流程相似，但其中应用了大量的计算机辅助技术。如今开发一辆现代化的轿车，己经远远不是人们所想象的那样，只是从图样到加工这样一种简单的技术操作流程了。一辆汽车的整套开发流程可以划分为三个主要部分:一是要开

5、发一辆什么样的车，二是怎样设计这样的车，三是怎样将设计好的新车型批量制造出来。无论是开发全新产品还是只开发新外形和新车身，前期工作都包括:项目确立开始一战略意向一决策一总布局及主结构几何定型一项目定型及投资确立。技术层面的车身开发过程是:内外部造型效果图一内外部CAS模型一内外部软模型一内外部硬模型一主体工程设计CAD一工程分析CAE一零件图的绘制CAD一样车试制。当然，有些阶段是可以并行的，根据分析和试制的结果，也会有向上改进的步骤。利用虚拟开发技术，在设计阶段，尽可能在制造样车前，发现问题，解决问题。在产品设计完成后，后期工作包括:批量投产准备一批量投产产品定型一批量投产一最终结果

6、。这其中的工作也不是顺序的，在整个项目规划中都有详细的阶段。图1-2现代汽车车身设计方法流程现代车身正向设计特点:从上述流程图可以看出，现代车身正向设计比车身传统设计更加复杂，更加精细，其中最大特点应用计算机辅助技术，在造型阶段应用CAS(ComputerAidedStyling计算机辅助造型)技术，在模型制作阶段应用计算机NC(NumericalControl数字化控制)技术，在总布置及结构设计阶段采用三维CAD(ComputerAidedDesign计算机辅助设计)技术，在设计验证阶段采用了CAE(ComputerAidedEngineering计算机辅助工程)技术以及RP(Rap

7、idPrototyping快速成型)技术，在制造段采用CAM(ComputerAidedManufacturing计算机辅助制造)技术等等。由于是数字化设计、计算机技术的应用，因此整车开发过程，可以采用CE(ConcurrentEngineering并行工程)技术。正是这些技术的应用，使得今天的汽车车身正向开发变得更加复杂，车身产品更具美感与差异化，同时大幅度降低车身开发周期和开发费用。我国大部分厂家在车身开发上多采用传统方式，即在车身设计和工