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逆向工程在汽车覆盖件设计中的应用

2017/9/5    来源:互联网    作者:陆佳平  薛克敏  汪昌盛      
关键字:逆向工程  光学扫描  汽车覆盖件  
文章介绍了逆向工程的含义及工作流程,阐述了车身覆盖件的三维点云数据采集的过程及原理。讨论了利用逆向工程CAD软件Imageware对车身覆盖件点云数据处理并进行曲面创建及造型的过程。结果表明,逆向工程可以最大限度地表现造型设计师的设计风格,尤其适合于覆盖件产品开发。

3 基于Imageware为平台的曲面重构

    3.1 曲面重构关键

    曲面重构的关键环节如下:

    (1)曲面型面数据散乱且曲面对象边界和形状极其复杂,因而一般不便直接运用常规的曲面构造方法。

    (2)曲面对象往往不是由简单的一张曲面构成,而是由多张曲面经过延伸、过渡及裁减等混合而成,因而要分块构造。

    (3)由于数字化技术的限制,在逆向工程中存在“多视数据”问题。为了保证数字化的完整性,各视角之间需有一定的重迭,这就存在“多视拚合”的问题。

    在点云数据处理过程中正确地运用以上技术,可以克服传统曲面拟合中的不足,提高曲面重构的质量和效率。

    3.2 用Imagewrae进行曲面创建及造型

    Imageware软件主要用来做逆向工程,它处理数据的流程遵循点-曲线-曲面的原则。目前,在逆向工程中,主要有3种曲面构造的方案。

    (1)以B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造方案。

    (2)以三角Bezier曲面为基础的构造方案。

    (3)以多面体方式描述曲面物体,在Imageware中,采用B样条曲线来构造曲面。

    3.2.1 BLSpline样条曲线的创建

    打开经过预处理的轮包点云数据,即可对其进行生成曲线操作。选择互交式剖切截面线,提取关键截面曲线的点云数据,如图5所示。

    根据创建的曲线,可以改变控制点的数目来调整曲线。拟合的B样条曲线,如图6所示。

图5

    将拟合后的曲线分3步进行简单的光顺处理:① 寻找坏点。并修改坏点的坐标值;② 粗光顺,使曲线上各段的曲率符号一致,保证曲线单凸性或单凹性;③ 精光顺,使曲线上各段的曲率变化均匀,满足光顺的要求。

    3.2.2 曲面创建

    创建曲面的方法很多,可以用点阵直接生成曲面,用曲线通过蒙皮、扫掠、4条边界线及曲线网格混成等方法生成曲面,也可以结合点阵和曲线的信息来创建曲面。曲面光顺的方法是先光顺曲面的纵向曲线,后通过新型值点生成横向样条曲线并光顺,重新生成纵向样条曲线并光顺,直至所有纵向、横向样条曲线都满足光顺准则,最后利用光顺的纵向、横向样条曲线构造出光顺曲面。

4 结束语

    利用光学扫描作为空间三维点数据的获取手段,用逆向工程CAD软件Imageware对获取的点云数据进行反求处理,其重、难点是关键曲线的创建和诊断修改。采用逆向工程CAD技术,不仅能够得到原实物的精确复制品,而且可以进一步修改并生成完整的数学模型和产品图纸,为产品的更改以及后续的数控加工带来了很大的便利,提高了车身覆盖件设计的工作效率。

责任编辑:张纯子
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