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1、应用Pro/E实现汽车车身逆向设计方法研究于哲峰1,2，张国忠1(1.东北大学，辽宁沈阳110004；⒉鞍山师范学院，辽宁鞍山114005)摘要：研究Pro/E软件在逆向工程中的应用方法并利用Pro/E软件中逆向工程设计的功能模块，处理三坐标测量仪得到的点云数据并整合得到三围模型。本文以汽车车门为例验证了应用Pro/E软件这种逆向工程技术的可行性和有效性，为逆向工程在汽车车身设计上的应用进行了有益的探讨。关键词：汽车逆向工程车身设计Pro/E软件1 引言进人20世纪90年代以来,汽车作为现代的一种交通运输工具,在国民经济、人民生活中起着重要的作
2、用。在繁荣的背后中国汽车业依然脆弱,尽快建立中国汽车工业的技术开发体系,形成自主开发产品的能力,将关系到汽车工业发展的全局和长远规划。汽车的更新换代很大程度上也取决于车身。在汽车整体设计中,车身占整车总成本的40%以上,其更新频度高,技术进步快,是汽车产品商品性的重要标志,车身设计是轿车开发的关键技术[1]。随着汽车设计技术及手段的不断发展,特别是以计算机技术为核心的现代工程技术方法的飞速进步,日益成熟的CAD/CAE/CAM一体化产品开发技术在轿车车身设计领域得到广泛应用。轿车车身设计方法正逐步由传统的设计方法向着以大大缩短产品开发周期和提高
3、产品设计精度为目标的现代设计方法转变。而逆向工程技术能够快速吸收国外汽车车身设计的先进技术，快速响应市场，提高我国自主设计开发汽车的能力[2]。2 逆向工程技术快速成型系统RapidPrototypingSystemSTL数据转换STLPro/InterfacePro/Drawing生成工程图彩色绘图AutomaticDrawing产品原型或模具件PrototypeorProductionMold二维绘图2DDrawing模具设计MoldDesignPro/MoldDesign三维设计3DDesignPro/FeaturePro/Surface
4、有限元分析CAEPro/FEM数据扫描输入SurfaceDataInputPro/CMM逆向工程ReverseEngineering工程师逆向工程技术,又称反求工程技术,是20世纪80年代末期发展起来的一项先进制造技术。传统的设计方法是起始于设计者的意图和对市场的分析,而反求工程技术是综合应用现代工业设计的理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识,进行系统地分析研究已存在的产品,进而快速开发制造出高附加值、高技术水平的新产品[3]。通过快速成型技术应用,它可以显著缩短产品设计、加工制造生产周期,反复对实物模型进行反求再设计,直到满足用户的切图
5、1应用Pro/E的逆向工程技术流程图身需求为止。目前,该技术已广泛用于家电、汽车、玩具、轻工、医疗、航空、航天、国防等行业,并取得了巨大的经济效益。而应用逆向工程将国外优秀的车身设计产品化，将成为快速掌握汽车车身的开发能力从而形成汽车自主开发能力的突破口,具有非常重要的意义。逆向工程主要通过以下步骤来实现:数据采样,数据处理及CAD三维模型的建立,产品功能模拟及再设计,后处理等。Pro/Engineering软件应用于逆向工程技术的流程图如图1所示。3Pro/E软件设计车身实例3.1 数据采样数据采样分为非接触法和接触法(触发、扫描)。非接触法
6、中包括光学法(三角测量、测距、干涉测量、结构光照、影像分析)、声学法、电磁法。目前应用最广的是应用三坐标测量仪和激光三角形测量法。从发展趋势看,工业CT和逐层切削照相测量将占反求工程测量方法主导地位,应用范围也会逐渐广泛[4]。三坐标测量机,可以用来测量特征的空间坐标、扫描剖面、测量分型线以及轮廓线。此设备获得点的数据量不像激光扫描仪扫描的那么大,适用于Pro/E软件的逆向工程设计,且Pro/E软件对于整合点云数据进行三围立体建模及其后处理具有强大的功能。本文就应用Pro/E软件处理三坐标测量机的测量数据进行逆向造型设计步骤进行探讨。3.2 数
7、据处理图2 点云数据图数据处理是指在获得测量数据后根据原来物体的结构,包括物体的逻辑结构、功能结构,物体包含哪些标准件,材料构成,物体表面颜色分布,各个部件的几何尺寸,不同部件之间的装配方式及不同部件之间的几何尺寸约束等,也可以指根据标准零件模型库将整个测量点云大致分解为几个不同的部分。基于离散点云数据的三维建模过程,实质上就是点云数据的处理过程。其通用手段有数据调整、复制区域修剪、数据密度修改、数据光顺、尖角保留等。Pro/E软件有处理点数据的专用模块Pro/Scantools,通过此模块可以对点云数据进行识别、修剪、密度修改、优化(包括数据
8、调整、数据光顺和尖角保留)等操作,最后得到很精确的点云数据。一般通过测量仪器获取的点数据格式有IGES、DXF和IBL等几种,Pro/E软件对这几种格
