逆向工程技术在汽车仪表盘零件开发中的应用

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1、逆向工程技术在汽车仪表盘零件开发中的应用发表时间：2010-1-23黄卫东周建平叶盛來源：万方数据关键字：逆向工程Pro/E三维数据采集曲面重构汽车仪表盘信息化应用调查我要找茬在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文木以汽车仪表盘为研究对彖，通过激光扫描仪的菲接触式测量获取裟件Illi面的点云数据，并利用Surfacer软件进行点云数据处理，且基于NURBS曲而電构理论进行零件曲而造型，最后利用Pro/Engineer软件完成汽车仪表盘的实体模型设计。与传统的设计方法相比，提高了工作效率，缩短了新产品的开发周期。随着计算机技术和CAD技术的迅速发展，以测量技术为基础、曲而重构技术为支撑的逆向

2、工程技术在汽车工业的新产品开发中得到了广泛的应用。所谓的“逆向工程”，就是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况卜，按照现有零件的模型（产品原形或油泥模型），利用各种数字化技术及CAD技术重新构造CAD模型而克隆或创造实物产品的过程。与传统的正向工程相比，它具有设计精度高，新产品开发的设计周期矩，以及易于开展后续有限元分析、优化设计以及运动学仿真丄作等优点，因此得到了广泛的应用。1汽车仪表盘逆向工程设计汽车仪表盘是汽车内饰件的重要组成部分，是各种仪表、信号及操作开关集合处，是汽车的操纵控制与显示的集屮部位。汽车仪表盘早期设计仅从功能上着手，设计比较规则、简陋，很难做到造型

3、上的美观。随着人类生活水准的提高，现代仪表板造型逐步注重美感。由口由曲面拼接而成的仪表板，线条优美，曲面平滑，极富动感。因此，汽车仪表盘造型的曲而化是发展的趋势。汽不仪表盘零件开发从造型开始，经零件设计、工艺设计、模具结构设计、模具制造、试模，到能成功生产出产品为止，是一个相当复朵的过程。其中造型部分是基础，一个造型的好坏直接影响到零件注塑性能及其有限元分析和数控加工部分。因此耍求汽车仪表盘零件曲而造型设计中其外表而的曲线和曲而是光顺的。在开发及制造过程屮，许多时候汽车仪表盘零件并非由CAD模型描述，设计和制造者而对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展，需要通过一定的途径，将这些实物转

4、化为CAD模型。经过消化和吸收示，在此基础上进行改进和创新再设计，这就是汽车仪表盘零件的逆向工程设计。基于逆向工程技术的汽车仪表盘零件开发的工作流程如图lo汽车仪表盘零件逆向工程的关键技术在2个方面：一方面是实物模型表面数据获取以及处理技术，即数字化扫描测量技术和测量数据的处理技术；另一方面是仪表盘零件的曲而重建技术。汽车仪表盘塔件选择

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6、31）数据采集

7、—>［测kt数据处理—4三亙曲面重构］―惟芥CAD丽］一」^>血W!5图1汽车仪表盘零件逆向工程工作流程2汽车仪表盘三维数据的采集及处理2.1三维数据采集汽车仪表盘属于比较复杂的自由曲面产品，与其他零件存在多处配合的关系。因此，在进行

8、零件的曲面重构前，要首先考虑它和其他零件在整车中的装配协调问题。所以，对装配中起重要作用的位置或者边界，必须给出统一标准。木文介绍的仪表盘的设计，遵循“外表面保证质虽，内部保证精度”的原则。在产站的逆向开发中，样件的三维数据采集主要通过三他标测量机完成。三朋标测量机分为接触式与非接触式2种，接触式测量方法主要包括基于力触发原理的触发式数据采集和连续扫描数据采集、硕接触法。而非接触式测量方法主要运用光学原理进行数据的采样，它有激光三角形法、激光测距法、结构光法、立体视觉法等等。接触式测量法的缺点是测量速度慢、易划伤被测表面、存在接触压力和半径补偿等缺点。而非接触式三坐标测量法因为测量速度快、

9、适用范围广的特点得到广泛应用。本文所研究的汽车仪表盘零件就是采用非接触式三坐标测量获取零件三维数据，测量使用的设备是TDV500激光三维测量系统，激光扫描头扫描速度达10000点/s,精度达到0.05mm。为保证采集数据的合理性和安全性，测量前需要对零件的测虽路径进行规划。传统的测量路径采用类似于曲而加工屮的行切法和环切法的行扫描测量方式和环形扫而测虽方式。根据汽车仪表盘零件的结构特点，为避免因路径重程形成过多的空行程，测呈路径可采用行切法扫描路径进行扫描。2.2点云数据处理扫描得到的零件原始点云数据庞大、含有大量的误差点和背景点，所以耍对原始点云数据进行预处理po。本文采用高斯滤波法去除

10、噪肖点，在滤波的同时能较好地保持原始数据的形貌，将噪声滤除，达到滤波的效果。经过滤波处理的点云，只是消除了噪声点，其中仍包含有大量的冗余点，这些冗余点的存在不但增加了计算机的负荷，还影响了数据处理和模型重建的速度，需在精度允许的范围内采用一定的算法对其进行精简。通常，由于手工制作的汕泥模外表而木身不光顺，使测得的点云质量也不高，一些特征不是很明显。因此，不适合采用均匀法和弦偏差法来精简点云，而是通常采用等距离法，间距值人