车身逆向过程应用中的曲面光顺

摘要：汽车车身逆向工程中的各个环节都会从很大程度上影响到汽车车身曲面质量，所以要对汽车车身曲面质量进行有效控制，就要充分了解车身逆向过程及其相关关键点。

关键词：车身曲面；逆向工程；曲面光顺

中图分类号：G23—2　文献标识码：A　文章编号：1006-3315(2010)9-157-001

在汽车车身曲面造型设计过程中，获得高品质曲面极为重要，它不但是汽车造型的美学要求，同时也是保证汽车具有良好空气动力学性能的基本条件，并且还会直接影响到覆盖件冲压性能和模具的数控加工质量。而车身逆向过程的每个环节都会影响到车身曲面的质量，所以控制车身逆向过程的每一个环节都是十分重要的。

一、油泥模型的制作

油泥模型作为车身曲面制作的最主要实物模型，其表面质量越高，就越有利于提高曲面光顺的效率和质量。所以，油泥模型在基本符合总布置曲线图及效果图后，要花大量的时间进行精修，精修过程要依据个人主观感受、审美和视觉差进行，力求使整个车身曲面平稳过渡，表面光滑，尤其要注意特征线条要粗细均匀、凸凹适度。油泥制作完后要对模型表面进行检测，检查方法大致有：目视法、触摸法等。(1)目视法：在平行灯光下，从不同角度观察模型表面，通过照在上面的灯光来判断模型质量。(2)触摸法：直接用手触摸来进一步判断油泥模型表面的制作质量。

二、数据点的采集

零件的数字化是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，在这个基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。因而，高效、高精度的实现样件表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键技术之一。(1)现在使用的测量方法多为接触式测量和非接触式测量，而一种好的测量方法应与逆向工程后面的快速造型技术完全匹配，它应具有以下特点：测量速度快、精度高；能测量内外轮廓，最好不破坏样件；能把测量数据转换成CAD系统能接受的数据格式；能自动化测量，且成本低。(2)接触式测量法以三坐标测量机(CMM)为主，三坐标测量适用于一般形状几何形体，测量精度高，但数据密度较低，逐点测量速度较慢，需进行侧头半径补偿，无法测量软质物体。非接触式方法可以测量硬质和软质材料，不需补偿，且测量速度较快，数据密度高，表面特征取得较完全，适用于复杂轮廓的高速测量，但测量精度较差，且只适用于外轮廓表面。(3)对于两种方法，虽然三坐标测量精度较高，但数据密度较低，采集点数少，对于车模这种较复杂模型有可能在点云拟合时数据量不够，且测量效率低，不能满足曲面构建所需的高速建模。

三、数据点的预处理

在对油泥模型进行扫描的过程中，会不可避免地引入数据误差。这些误差点会影响到后续曲面造型的精确性和光顺性。所以，在对数据采集完以后，一定要对所采集的数据进行预处理。点云作为采集数据的一种特殊形式，一般在预处理时要进行数据平滑、数据精简、数据补缺、特征提取、三角化处理和数据分割。

四、车身曲面CAD重构

曲面重建的数学模型多为Bezmr曲面、B样条曲面和NURBS曲面，它们都是由一些基本函数和控制点来定义的。Bezier曲面概念简单、操作灵活、边界适用性好，适用于各种复杂的高质量自由曲面的建立。ICEM Surf正是以Bezier曲面作为数学基础，用于复杂曲面建模和分析，是所有不规则自由曲面处理的理想工具。与其他逆向软件相比，它的最大特点就是无需先构造曲线，而是直接构造曲面。另外,ICEM Surf可以把点云数据自动转化为三角形面片模型通过此模型来分析结构、初步划分建模区域获得任意截面线、边界线和特征线。用ICEM Surf进行曲面重构，一般有以下三个过程：(1)子区域划分：通常，车身外表面非常复杂，为了获得精确、高质量的车身曲面，对车身进行立体分析，划分出子区域是非常重要的。ICEM Surf中可以将点云数据转化为三角形面片模型，通过分析此模型，就可以合理划分区域在区域的划分中要注意：在有明显特征处和曲率变化较大处进行划分；所划分区域数量在可以表现特征的前提下不宜过多。(2)在子区域构建曲面：由于车身曲面构成的复杂性，在构造子区域曲面时通常不会只用一张曲面，而是由多个曲面块组成。

五、车身曲面品质分析

对车身曲面进行品质分析主要有两个方面，一为车身曲面的精度，二是车身曲面的光顺性。车身曲面精度分析：车身曲面的精度是车身曲面造型的基础，是重现设计师设计理念的最基本要求。保证车身曲面的精度要做到所创建车身曲面与测量数据的距离公差要在允许的范围之内。这一范围根据不同的用户、不同的用途和不同质量的点云数据要求不同。一般对于A级曲面其距离公差要求在0.3mm以内。在ICEM Surf当中会通过点云生成一系列的原始数据截面线，通过比较原始数据截面线与生成曲面的截面线之间的距离来分析距离公差。

随着现代计算机技术和测试技术的不断发展，逆向工程技术在车身上的应用得到了迅速的发展。提高了汽车车身开发的效率和质量。本文介绍了逆向工程在车身上的应用过程及其要获得高品质车身曲面所要注意的方面。但是，由于构建高质量曲面仍然非常困难，需要大量时间和人力。所以，进一步将曲面制作理论化并将其反映在逆向工程。