基于逆向工程的汽车座椅设计

基于三维激光扫描的汽车零部件逆向设计研究杨航;徐松战【摘要】A way of reverse design was introduced in this paper. It used 3D laser scanning technology combined with the reverse engineering software Geomagic Studio and 3D design software CATIA. Firstly,3D scanning,data acquisition and the point cloud pro-cessing were introduced. Next,the surface design and digital modeling are done to get the 3D peacekeeping and 2D graphics for car seats. Finally,the two 3D printing patterns in the automotive application of rapid prototyping are discussed. The results proved that the 3D scanning and 3D printing are feasible in the reverse design and manufacture of car seat.%采用三维激光扫描技术，结合逆向软件Geomagic Studio和三维设计软件CATIA对汽车座椅进行逆向设计。

首先介绍了汽车座椅的三维扫描、数据采集和点云处理过程，然后进行曲面设计和数字化建模，获取汽车座椅的三维和二维图形，最后探讨了两种3D打印模式在汽车座椅快速成型上的应用，证实了三维扫描和3D打印在汽车座椅逆向设计及制造中的可行性。

【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P44-47)【关键词】逆向设计;三维激光扫描;汽车零部件【作者】杨航;徐松战【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院，北京100081;河南矿山抢险救灾中心，河南郑州450016【正文语种】中文【中图分类】U463;TP391.72;TB237先进数字化制造技术已被广泛应用于国内航空航天和汽车制造等领域，其主要特点是二维向三维转变，核心技术是建模与仿真，趋势是采用全三维、基于模型的设计制造[1-2].基于三维扫描的逆向工程是一种先进的数字化设计技术.早期汽车零部件产品的逆向设计多使用卡尺、皮尺等直接测量部分关键尺寸，效率低且误差较大.目前,多采用三维激光扫描仪和三坐标测量仪结合进行测量.利用激光扫描仪获得产品表面的点云，再通过三维点云数据拼接软件与三维曲面的拟合软件对产品进行三维数字化建模,最后利用三坐标测量仪得到零件主要特征的高精度尺寸，进一步修正模型[3-4].以汽车座椅为研究对象，采用加拿大Creaform公司生产的MetraSCAN 3D激光扫描仪，扫描产品形成点云,接下来利用自动化逆向软件Geomagic Studio对点云快速处理和拼接,再利用三维设计软件CATIA对数据进行修改并进行数字化建模,最后导出3D打印机所需格式，实体建模.1.1 逆向工程逆向工程也叫反求工程，是指利用已有的模型和实物，通过一定的测量方法获取三维数字模型，进一步利用相关的三维设计软件进行修改的二次设计开发过程.逆向工程的主要步骤为样品数字化、数据修改和实体建模，如图1所示.(1)样品数字化.通过三维激光扫描仪等数字化仪器对样品进行测量，获取样品的三维数字模型.(2)数据修改.利用数据三维软件对获取的数字模型进行修改，设计出比原有样品更加先进的产品.(3)实体建模.通过快速成型设备，直接生产出样品进行验证和检测并根据需要进行完善,利用真空铸型设备进行模具开发，进行小批量生产.1.2 三维激光扫描三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为实景复制技术，是基于面的数据采集方式.本研究采用的三维激光扫描仪由动作捕捉仪、手持激光头和数据处理系统组成，扫描速度为36 000个测量点/s(约720 000点/s)，精度可达0.05 mm,扫描仪如图2所示.手持激光头发射出激光束投射到物体表面，经反射后由激光接收器获取物体表面反射的光线，数据处理系统自动解算得出被测点的相对三维坐标(云点)，进而转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标，再将三维模型反映在自带的数据处理软件中.扫描后生成stl格式的文件，导入逆向软件Geomagic Studio并进行快速处理. 2.1 数据采集和预处理2.1.1 三维扫描(1)前期准备为了保证汽车座椅扫描数据的准确性，需要对扫描仪进行校准.在座椅上贴3个以上的特征点，标志点贴放时以尽量不影响座椅特征点扫描为原则，相互之间的距离大于或等于5 mm，尽量贴在没有特征点的平面，以保证扫描数据的真实可靠.扫描座椅时,有3.8 m3和7.8 m3两个空间可选择,如选择3.8 m3空间，座椅距离动作捕捉仪以2 m左右为最佳；如选择7.8 m3，以3 m为最佳距离.根据现场环境适当调整光照，光线越暗越好，若亮度太高，会干扰激光的反射，此时应采取措施减少光亮，如采用篷布遮挡光源、将物体置于阴凉处等,尽量减少其他光线的干扰.根据座椅颜色调整扫描仪功率,一般设置扫描仪激光发射功率为其额定功率的80%.根据座椅形状选取最佳的扫描角度和距离，扫描仪距离被测物体300 mm左右.(2)扫描过程本扫描仪可以一次性扫描座椅，将手持激光头置于动态捕捉仪视野范围内匀速移动，发射激光到汽车座椅表面直至扫描结束,尽量不留死角，座椅的三维数据会完全呈现在数据处理软件中.(3)点云数据采集扫描仪采集的比较密集的数据点称为点云，反映在数据处理软件中如图3所示.2.1.2 点云处理将以上点云数据以stl格式导出，再导入Geomagic Studio软件进行降噪和修补处理.(1)数据降噪在扫描过程中，由于环境变化、软件计算失误和其他人为因素，数据中会出现异常误差点，对于偏离较大的点和孤立的点可以根据直接观察法手动删除，对于无法直接删除的可以采用软件中的去除特征、松弛表面和删除钉状物等方法进行光滑处理.(2)数据修补对于扫描过程中数据采集不完全和局部数据缺失的问题，软件会根据已有数据进行计算模拟并自动修补孔洞，图4为汽车座椅处理后的点云数据.曲面重构是根据已有曲面数据去构造反映其形状的数学模型的过程.曲面重构是逆向工程的重点，目的是确定一个曲面逼近未知曲面.它包括两方面的含义,一是已有的曲面数据是曲面重构的根据；二是已有的曲面是决定和衡量重构所得曲面模型质量的标准.目前,曲面重构的方法有以下3种：①B样条和NURBS曲面为基础的四边域曲面构造方法；②以三角Bezier曲面为基础的三边域曲面构造方法；③以多面体方式来描述曲面物体.重构曲面的品质和精度直接影响最终产品CAD模型的优劣，在目前的CAD/CAM 系统中，大多采用B样条和NURBS曲面作为其内部统一的几何表达形式.用该方法进行曲面重构与一般的CAD系统兼容性较好，可以直接利用现有CAD系统的许多功能，便于和其他CAD系统进行数据交换,具体包括以下两个方面.2.2.1 曲面设计本次汽车座椅的逆向设计采用Geomagic Studio和CATIA软件进行数据处理和曲面重构.前者可根据任何实物零部件通过扫描点点云自动生成准确的数字模型,后者作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，支持从项目具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程，拥有强大的曲面设计模块.汽车座椅根据人体设计，曲面非常复杂，在构造汽车座椅曲面时，对修补后的点云文件进行曲面分块，保证面和面之间能够相切连续或曲率连续，对划分好的曲面构造出特征点和特征线，按相应的曲面拟合算法对各曲面进行拼接.运用数字曲面编辑模块DSE(Digitized Shape Editor)、快速曲面重构模块QSR(Quick Surface Reconstruction)和自由曲面造型模块FSS(Free Style Shape)等方法，结合座椅的实际样式，构造出三维图形,如图5所示.2.2.2 生成三维和二维模型对重构的曲面进行延展、过渡、相交、裁剪、缝合和倒角处理，实体转换得到三维实体模型.重构好的三维实体模型可根据设计需要生成二维工程图,或者进行数控制造,或者对模型的结构进行有限元分析和仿真分析.图6为汽车座椅的三维实体模型. 实物模型打印就是快速成型技术，本研究探讨两种打印实物模型的途径,一是生成3D打印格式，导入3D打印机，利用所需材料(一般为金属或ABS塑料)直接打印出3D座椅，之后再进行加工；二是无模具铸造，3D打印出座椅模型(一般为PS 粉)，再翻模制造出汽车座椅模具，利用传统工艺大批量生产.图7是用ABS塑料打印出的汽车座椅模型.利用三维扫描技术获取待测模型的点云数据，再利用逆向和正向设计造型，这是逆向工程的发展趋势.获得三维模型后，可以直接输入3D打印机，打印出实物模型，作为外观或装配验证,也可以导入数控加工机床进行加工,还可以导入其他 CAD 软件(如SolidWorks 软件)中输出工程图.本研究以汽车座椅为研究对象，验证了以上逆向工程的可行性.结果表明，在汽车座椅设计与制作方面，与传统的设计方法相比，三维扫描和3D打印集合的逆向工程可以缩短新产品的研发周期,还可以显著提高新产品的技术水平,但还不能大批量生产,这也是今后重点研究和改进的方向.【相关文献】[1] 张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化,2000,22(2):1-5.[2] 宁汝新.数字化技术是先进制造的核心技术[J].中国制造业信息化,2011(6):18-19.[3] 孟晓平,王作文,邱亚玲,等.基于三维激光扫描的逆向工程创新性实验教学研究[J].实验科学与技术,2014,12(3):65-67.[4] 张德海,梁晋,郭成,等.逆向工程的流程研究和基于Geomagic的实例应用[J].机械研究与应用,2008,21(3):106-108.。

逆向工程技术在汽车车身造型设计中的应用1. 应用背景汽车设计是一个复杂而且具有挑战性的过程，它需要设计师们将创意与功能相结合，以满足用户的需求。

而汽车车身造型设计是整个汽车设计过程中最重要的一环，它决定了汽车外观的美感和吸引力。

传统的汽车造型设计过程通常是基于手工制图和模型制作的，这种方式存在着时间成本高、效率低、容易出现误差等问题。

逆向工程技术作为一种新兴的技术手段，可以通过对已有产品进行扫描和分析，获取其几何形状和结构信息，并基于此进行优化和改进。

在汽车车身造型设计中，逆向工程技术可以帮助设计师们更好地理解已有产品的特点和优势，并在此基础上进行创新和改进。

它不仅可以提高设计效率，还可以减少制作样板和模型的时间成本，同时还能够降低误差率。

2. 应用过程逆向工程技术在汽车车身造型设计中的应用过程主要包括以下几个步骤：2.1 扫描和数据采集需要对已有的汽车车身进行扫描和数据采集。

这一步骤通常使用三维激光扫描仪或者光学扫描仪来完成。

扫描仪可以快速地获取汽车车身的几何形状和结构信息，并将其转化为数字化的数据。

2.2 数据处理和重建在数据采集完成后，需要对所得到的数据进行处理和重建。

这一步骤通常使用计算机辅助设计（CAD）软件来完成。

设计师们可以通过对扫描数据进行清理、修复和重建，获取到汽车车身的三维模型。

2.3 设计优化和改进在得到汽车车身的三维模型后，设计师们可以基于此进行优化和改进。

他们可以通过对模型进行修改、添加或删除部分细节来实现设计目标。

还可以利用CAD软件提供的各种工具和功能，对模型进行参数化设计、表面调整等操作。

2.4 验证和评估在完成设计优化后，需要对所得到的新模型进行验证和评估。

这一步骤通常使用虚拟样机技术来完成。

虚拟样机技术可以将汽车车身模型导入到虚拟现实环境中，通过模拟真实的使用情况和环境条件，对模型进行评估和测试。

设计师们可以通过虚拟样机技术来检查模型的合理性、可制造性和可维护性等方面。

曲面重构技术在汽车座椅横梁逆向设计中的应用张宏远;徐万洪;张新然【摘要】以逆向工程为基础,以汽车座椅横梁为研究对象,采用非接触照相式三维扫描仪获取座椅横梁的点云数据,利用CATIA软件对点云数据进行取样和降噪等前处理后,进行逆向设计并进行曲面外形分析.结果表明:通过NURBS曲面重构技术可快速改进产品原型,为汽车覆盖件开发提供了重要途径.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2014(033)001【总页数】4页(P91-94)【关键词】座椅横梁;逆向工程;NURBS;曲面重构【作者】张宏远;徐万洪;张新然【作者单位】沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;浙江万里扬变速器股份有限公司,浙江金华321000;长城汽车股份有限公司,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TP391随着汽车工业的快速发展，产品的更新换代加速，对汽车产品的设计周期和质量提出了更高的要求，按照传统的正向工程开发汽车产品，增加产品的开发周期；逆向工程技术可在保证产品质量前提下缩短产品的开发周期，适应产品的快速更新。

在逆向设计中，对点云数据的处理并根据其特征生成曲面的技术尤为重要。

曲面重构技术是对已有的产品或零件，利用三维数字化测量设备准确快速地获得实物表面的点云数据，对点云数据处理后，通过三维几何建模方法重建或改进零件的三维数字化模型。

常用的曲面重构方法有B-Spline法、Bezier法[1]和NURBS曲面法[2-3]等，其中NURBS曲面法可精确描述复杂曲面的外观结构，更好的控制曲面曲线度，常被作为曲面重构的理论方法。

以往的研究中经常采用接触式三坐标测量机[4-6]来获取点云数据，再选取插值方法构造曲面；由于三坐标测量机对复杂曲面点云的获取较为困难，且点云较散乱，所以这种方法受零件尺寸、场地和精度等方面的影响。

本文以汽车座椅横梁为研究对象，以NURBS曲面重构技术为基础，采用非接触式三维扫描仪获取复杂零件的高质量点云，利用CATIA软件对汽车覆盖件进行逆向设计。

基于逆向工程的汽车外形设计方法的应用研究的开题报告一、选题背景汽车是现代交通工具中最常见的一种，它的外形设计对于消费者的购买决策有着至关重要的影响。

面对日益激烈的市场竞争，汽车制造商需要不断推陈出新，以满足消费者的需求。

而外形设计则是一种至关重要的市场竞争策略。

传统的汽车外形设计方法是基于手绘图、计算机辅助设计软件等手段进行的，这些手段虽然能够快速生成设计方案，但难以满足更为复杂的设计需求。

并且，基于这种设计方法所生成的方案很难满足消费者的个性化需求。

因此，基于逆向工程的汽车外形设计方法的提出和应用将对汽车外形设计的优化和个性化需求的满足产生积极的促进作用。

二、研究内容和目标本研究旨在探索基于逆向工程的汽车外形设计方法的应用研究。

主要研究内容包括：1.逆向工程技术在汽车外形设计中的应用2.逆向工程技术在汽车模型建模中的应用3.基于逆向工程的汽车外形设计方法的优化策略4.案例分析和实验验证通过对以上内容的研究，本研究旨在达到以下目标：1.优化汽车外形设计过程，提高设计效率和精度2.满足消费者个性化需求，增强汽车产品竞争力3.为汽车制造商提供更为科学和先进的设计方法和技术支持三、研究方法和技术路线本研究采用案例研究和实验验证相结合的方法进行。

首先，对汽车外形设计过程中存在的问题进行调查和分析，然后将逆向工程技术引入外形设计中，提出基于逆向工程的汽车外形设计方法。

在实验验证环节，借助3D扫描仪、CAD软件等工具，获取汽车外形数据，并进行建模和优化。

最终，通过案例分析和实验验证，验证所提出的方法的有效性和可行性。

四、预期成果本研究预期在以下方面取得成果：1.提出基于逆向工程的汽车外形设计方法，掌握逆向工程技术在汽车外形设计中的应用和优化策略2.提高汽车外形设计效率和精度，为汽车制造商提供更为科学和先进的设计方法和技术支持3.为汽车制造商提供个性化设计方案，增强汽车产品竞争力4.发表相关学术论文，参加各类学术会议，提高本课题的学术影响力五、研究计划和时间安排本研究计划分为以下几个阶段：1.文献调研和问题分析阶段（2个月）2.逆向工程技术在汽车外形设计中的应用研究阶段（3个月）3.逆向工程技术在汽车模型建模中的应用研究阶段（4个月）4.基于逆向工程的汽车外形设计方法的优化策略研究阶段（4个月）5.案例分析和实验验证阶段（3个月）6.论文撰写、学术交流与答辩准备阶段（6个月）预计整个研究周期需要21个月的时间，由于可能会出现一些意想不到的问题，时间可能略有调整。

基于Imageware 软件的汽车内饰逆向设计方法3周煜,杜发荣,高峰(北京航空航天大学汽车工程系,北京　100083)摘要:逆向工程在汽车内饰件设计过程中得到了越来越广泛的应用。

以某车型汽车门内附板的逆向设计为例,由照相式扫描仪A TOS 得到数据点,针对汽车内饰件的特点,结合逆向工程软件Imageware ,详细阐述了由大量数据点进行曲线、曲面反求的汽车内饰件逆向工程设计方法。

关键词:逆向工程;imageware ;曲面重构;汽车内饰件中图分类号:U46 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2006)08-0047-03 逆向工程(reverse engineering )也称反求工程,它是在只有产品模型或实物模型,而没有产品的定义和图纸的前提下,通过测量得到数据,从而建立起数字模型,然后将这些模型和表征用于产品的分析、制造和加工生产中的过程。

目前,随着现代计算机技术的不断发展和进步,逆向工程技术已被广泛地应用于航空、航天、造船、汽车等现代制造业的各个领域中,尤其是汽车内饰设计领域,已逐步走上了数字化和高科技的发展轨道。

逆向设计现已成为一种先进的汽车内饰设计方法。

它能快速而准确地建立新产品的数字化模型,大大缩短新产品的研发周期,提高企业生产率。

汽车内饰逆向设计流程如图1所示。

图1　汽车内饰逆向设计流程Imageware 是由美国EDS 出品的强大的逆向造型软件,它以NU RBS (Not 2Uniform Rational B 2Spline )为架构,实行独一的O EP (One Entity Processing )运算,采用由点构线再生成面的逆向思想,能够很好地满足汽车内饰的美观、舒适的发展要求,现已成为汽车内饰逆向设计中应用最为广泛的软件之一。

文中结合Imageware 软件,以典型汽车内饰件———车门内附板为例,介绍汽车内饰逆向设计的过程和方法。

1　点云数据的获取测量方式主要有接触式和非接触式两种。

UG逆向设计工程在汽车内饰件中的应用作者：邓晓红来源：《科技创新与应用》2013年第02期摘要：本文总结了汽车内饰件的外形特点，依据曲面造型的规律，提出汽车内饰件逆向设计工程（数据采集、数据预处理、模型重构、产品化）的具体方案。

通过对方向盘的应用，证明此方案是可靠有效的。

关键词：逆向设计；塑料CAE；模拟分析；优化1 引言汽车作为一种划时代的现代工业产品，从诞生那天起，就被赋予了人类的价值观、生活形态、情感需求等，折射出了不同时代、不同人群的审美取向，形成了汽车文化的特有观念。

而作为设计理念的重要表现部位——汽车内饰件更是设计师们下功夫，精雕细琢的地方。

也是人们买车时仔细欣赏的地方。

现代设计师的工作过程一般是：根据效果图的造型特征，直接在电脑中用辅助造型建模软件建立三维数字模型（即CAS模型），配合虚拟现实技术用于方案评审展示。

方案评审完毕后挑选出相应造型，通过数控铣床铣削出全尺寸油泥模型，然后对铣出来的模型进行精细处理。

通过评审后，然后进行激光扫描，得到的点云数据，把点云数据导入cad系统进行产品设计，形成工程化的产品模型，作为制造系统工艺设计的依据，最终生产出该产品。

2 逆向设计现在汽车设计中，逆向设计是一种重要的设计手段，很多零件都需要采用逆向设计方法，从模型或样件开始经过数据采集→数据预处理→ 模型重构→产品化等阶段，完成由模型或样件到产品模型的转换。

数据采集在利用点云数据进行三维建模的过程中，数据采集是很重要的一个环节，它直接关系到最后创建出的三维模型质量，要想获得精确并且冗余度低的数据，必须减少测量过程中的误差。

在表面数字化技术中，根据测量方法不同可以将数据采集分为接触式和非接触式两大类，针对汽车内饰件体积大，需求精度高的特点，采用接触式测量对模型表面特征及分型轮廓、边界进行测量，用非接触式方法扫描产品A面。

进行测量前，通过分析方向盘零件可知，其结构为沿中心线左右对称，曲面重建时只需造型出一半的数据，再根据UG所提供的镜像功能得出另一半的数据。

汽车逆向设计第一阶段(测量)：1、熟悉参考样车，在样车准备阶段拍摄相关照片;2、测量内、外表面各种装配间隙和段差，结构造型圆角，操纵件行程等;3、然后进行车身外表面测量，整车状态下底盘点云测量;4、进行门洞、开闭件开度、门内饰、座椅位置、发动机舱测量(右侧内饰测量轮廓、缝隙、非对称部位);5、拆开闭件，测量门内饰;6、测量座椅、方向盘、驾驶操纵机构、踏板;7、拆门内饰，拆座椅，拆前风窗玻璃，测量门内板;8、测量仪表板及车身其他内饰;9、拆内饰、仪表板，测量装配状态下的车身附件、空调、电气件;10、拆车内空调系统件、车身附件、电气件;上固定架，拆前后车轮，测量前后挡泥板护板、前后保险卡T;11、拆前后挡泥板护板、前后保险杠、前大灯。

拆底盘件、发动机舱内空调系统件、电气件、测量配合;12、测量底盘和空调的管路系统，拆卸底盘和空调的管路系统，各种涂胶、阻尼垫拍照测量及铲胶;13、车身(包括开闭件)孔位编号、拍照，人工测量焊接标准件及所有孔径，自车身所有安装孔的孔位、孔径用测量设备测量，拆解车身，测量配合，零部件测量及零部件拆解和散件测量;14、将点云调整到车身坐标系下，对整车点云进行分块，对整车点云外表面、内饰件表而及外饰件表面进行划分，生成总布置控制面。

汽车逆向设计第二阶段(设计)：1、对运动部件进行运动学校核和相关部件设计;2、车轮运动校核和轮罩设计、踏板总成运动校核、传动轴跳动校核、转向运动校核、悬架运动校核、转动车身件运动校核等;3、发动机厢盖、行李厢盖运动学校核，车门、摇机、天窗运动学校核，雨刮器运动学校核等。

另外还要进行轴荷分配计算与转弯半径凋整校核，最终确定设计硬点;4、对发动机、悬置支架、附件进行逆向建模，对底盘系统零部件进行逆向建模，进行管路、管夹设计;5、还需要对底盘系统进行悬架设计计算、制动设计计算、转向设计计算，以及冷却系统设计等。

进行电器系统逆向设计;6、包括电器件建模、原理图设计，以及电气系统匹配与计算等，然后进行样车功能分析。

收稿日期：２００５－０１－０５作者简介：李烈华（１９７２～），男，硕士研究生。

０引言在现在的汽车工业及模具工业中，三维的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件已得到了普遍的运用，根据产品的实际情况，制造产品的工序流程往往有所不同。

即：所谓的正向设计及逆向设计的两种设计思路。

因现实中的各种因素并非所有产品都采用正向设计，如需仿制和备份某一非专利产品或是因原数据丢失等情况，这时就要采用逆向设计了。

由此带来的一个关键问题就是：如何在较短的时间内取得构造产品数字模型的基础——点云？通常，对于此类工作，采取的是传统的手工测量方法（如卡板、游标卡尺或是三坐标的点云测量）对产品本身进行测量，以取得设计模具型面的的各项数据，但这样取得数据，常常是费时费力，测量点少，精度不高，产品表面误差较大。

这时，就要采用一些现代化的测量技术了，如：机械式的探头测量、光学三维测量等。

但在采用机械的接触式测量中不可避免地存在着一些缺陷，如受机械测量探头的限制，产品上一些细槽或是较深的测量部位因探头难以够及而无法完成测量、测量效率低等问题。

在汽车内饰件产品的开发中由于该类产品的独特的特点，使得传统的测量方法又显得困难重重。

例如：该类产品通常有较为复杂的外形曲面；产品壁厚较薄，机械受力易变形；通常无合适的固定点（除非定制样架）等。

采用逆向工程的光学三维测量技术，不仅能解决以上问题，而且省时省力，最为重要的是产品表面数据精度高，可以与原产品媲美，同时，测量的速度很快，大大缩短产品开发的前期文章编号：１００１－４９３４（２００５）０３－００５５－０４逆向工程技术在汽车内饰件产品开发中的运用李烈华，邢渊（上海交通大学塑性成形工程系，上海２０００３０）摘要：在目前竞争激烈的汽车内饰产品开发中，往往要用到逆向工程技术，以满足客户的不同需求。

通过逆向工程技术在汽车内饰件产品开发中的运用，使产品的开发过程更加快速、可靠，缩短整个产品开发周期，并阐述了逆向工程技术在企业中的重要性。

基于逆向工程的汽车座椅设计
本文介绍了逆向工程技术在汽车座椅设计中的应用。

通过Catia软件平台完成了座椅点云处理、曲面重建和实体构建等
步骤，最终完成了汽车座椅的逆向设计。

其中，点云处理阶段通过网格化处理和删减噪声点来提高点云的辨识度；曲面重建阶段采用多截面曲面命令和扫描方法等技术来构建复杂的座椅曲面；实体构建阶段则通过封闭曲面命令和增厚成体命令来生成实体座椅。

逆向工程技术的应用使得汽车座椅的开发过程更加快速、可靠，缩短了产品开发周期。

逆向工程的后处理对于零件重构的精度有着直接的影响。

在曲面重建过程中，需要不断地调整曲面，以更好地贴合点云，从而提高重建曲面的质量和精度。

逆向设计是一种先进的汽车内饰设计方法，它能够快速而准确地建立新产品的数字化模型，从而缩短新产品的研发周期，提高企业的生产效率。

参考文献：
1]___，___，___。

基于反求工程的汽车内饰件逆向设计[J].机械设计与制造，2009(11)。

2]___，___，高峰。

基于Imageware软件的汽车内饰逆向设计方法[J].机械设计，2006，23(8)。

浅谈逆向工程技术在汽车造型设计方面的应用摘要：在传统设计中，大多都是根据市场的需求，通过工程师创造性的设计劳动，设计总体及零部件结构，并且制订加工工艺和进行夹具的设计，加工完成后进行装配，最终检验产品和测试其性能，将头脑中的设计理念变成真实的产品。

这一过程一般都需要进行大量的市场调研，而且需要投入很大的人力和物力，产品面向市场也需要很多次的修改与完善，大大延长了产品的制造周期。

关键词：逆向工程技术；汽车造型设计1 引言逆向工程属于软件工程，是其中一个新兴的分支，他是对已有物品相关信息进行充分的吸收和消化，在这个基础上进行创新和改型，再经过数据处理后，重新构建实体的三维模型，极大地缩短了产品面向市场的周期。

逆向工程主要的作用是利用测量的设备获取产品的数据，经过一整套的编辑，获得和扫描文件相匹配的曲线或者曲面模型，存储成标准的数据格式，将其模型数据传输至CAD/CAM 中，最终获得产品造型的数据。

2 逆向工程的定义逆向工程(也称为反求工程)是产品在设计过程中的再现，也就是说研究和逆向的分析所需设计的产品，进而推导并且获得产品的功能特性、技术规格、加工流程和组织结构，从而生产出产品的过程。

逆向工程起源于军事和商业领域的硬件分析，是后续进行逆向建模最主要的步骤。

他的主要目的在于通过分析成品，直接推导出产品设计的原则。

逆向工程(RE)是将产品设计的过程进行描述。

在工程设计人员的思想概念中，产品设计的过程是从设计到产品的实现过程，也就是设计人员要先在头脑中构思产品的性能、形状和主要技术参数，然后进行详细设计阶段，建造并完成各类模型数据，并将模型转入研发的阶段，从而实现完整的设计和开发过程，这个完整的过程称之为“正向设计”。

逆向工程设计的过程可以看作是正向设计的反向过程，他是从产品到设计的完整过程。

也就是说，逆向工程是在现有产品的基础上，进行逆向推导，得到产品的设计数据(其中包括各种所设计的二维、三维图纸或者其数据模型)的过程。

逆向工程技术在汽车改装中的应用研究一、引言汽车改装作为一个受欢迎的文化现象，吸引了众多车主的关注。

然而，汽车改装的高度自定义性也带来了许多挑战。

一个简单的例子是，如果一个车主想要在自己的车上添加一些新的装置，他可能会面临一个难题：如何在没有任何预先设计或已知测量的情况下，确保这些装置可以完美地适配车辆。

这就是逆向工程技术（Reverse Engineering Technology）的应用场景。

二、什么是逆向工程技术逆向工程技术是指通过分析、退化一个系统或产品的结构和工作原理，以期从中获取相关的技术信息，以及获得它的一些特定信息，以达到了解其内部组成和作用的目的。

逆向工程技术到目前为止已经广泛应用于多个行业，包括航空航天、电子、机械、材料等。

三、逆向工程技术在汽车改装中的应用逆向工程技术可以应用于多个汽车改装场景中，包括以下几个方面：1. 车身定制对于车主而言，让自己的爱车有更多个性化的特点是非常重要的。

这时候，逆向工程技术可以帮助车主打造出与众不同的车身外观。

通过3D扫描技术，可以获取车辆表面的精确数据，为设计师提供更精准的车身模型。

2. 引擎改装汽车引擎的改装是汽车改装中最常见的一种改装方式。

逆向工程技术可以帮助设计师更好地理解和分析真实的发动机构造，依据设计师对于发动机的期望，帮助设计和加工出高性能的引擎零部件。

3. 轮毂改装车轮毂作为一个车辆的一个重要部件，占据了改装中的重要角色。

有些轮毂改装需要进行一些小的设计结构改变，这需要对轮毂的原型进行逆向工程，精确测量出轮毂外形及各项参数和标准，然后再进行制造加工。

4. 车内改装车内改装是大众消费者层面上比较容易接受的一种汽车改装方式。

包括安装音频设备、车内照明、档位球改装等。

不同于上面的改装方式，逆向工程常常被用来制定出更有创意的方案，并为这些改装模块的安装提供结构和尺寸的一个基准。

四、利用逆向工程技术进行汽车改装的优势1. 提高改装的精确度对于汽车改装而言，精确性很有关键性，因为它涉及到汽车改装的安全方面。

基于逆向工程的汽车零部件设计引言汽车行业是一个技术含量极高的行业，汽车的复杂性和精细度需要各种各样的零部件以确保其性能和可靠性。

为了开发出更高性能、更节能、更环保的汽车，汽车零部件制造商必须不断地改进设计和工艺，提高产品的质量和可靠性。

在这个过程中，逆向工程技术的应用为汽车零部件制造商带来了很多便利。

本文将就基于逆向工程的汽车零部件设计进行探讨。

1.逆向工程简介逆向工程，指通过数字化技术将实物样品逆向生成三维数字模型的技术，它是一种中间环节，将物理实体数字化为 CAD 数字设计模型的过程。

逆向工程技术包含多种数字化手段，如激光扫描、数字化测量和三维成像等。

逆向工程技术已经广泛应用于制造业中，尤其是在汽车、航空、医疗和消费电子制造业中，它提高了产品的设计和制造效率，缩短了开发周期，降低了生产成本。

逆向工程可以将现有模型转化成 CAD 模型，也可以从物理实体获得数字化的三维 CAD 模型或计算机图像。

2.逆向工程在汽车零部件制造中的应用2.1.汽车零部件设计逆向工程技术使汽车零部件制造商能够快速准确地获取现有零件的CAD 模型，或从现有物理实体获得数字化的三维CAD 模型。

它能够在不影响原零部件尺寸和形状的情况下，对零部件进行复制和修改，达到快速生产的目的。

2.2.汽车零部件修复在汽车维修中，提供废旧车零部件无法正常工作或维修成本较高的情况下，逆向工程技术可以准确捕捉零部件的 CAD 模型，并重新制造其零部件。

这种方式可以节省维修成本，同时也不影响汽车运行的性能和性能。

2.3.汽车零部件更新当汽车零部件过时或不再生产时，逆向工程技术可以重新设计、制造该零部件，以满足汽车更新改进的需求。

此外，通过逆向工程技术，还可以对汽车零部件进行精确度完美配合改进。

3.逆向工程在汽车零部件设计中的挑战3.1.复杂性汽车零部件不仅数量多、类型广泛，而且尺寸和形状复杂，这增加了逆向工程过程的难度和复杂性。

特别是在采用激光扫描仪的情况下，一些复杂形状的零件可能需要采用不同的扫描策略和工具，导致数据完整性不够一致，规划空间需要由设计敷製时加以调整。

毕业设计开题报告（理工类）设计题目基于逆向工程的汽车驾驶室曲面逆向重构及结构设计学生姓名学号专业车辆工程一、课题的背景、目的及意义：1.课题背景：我国是一个人口大国和汽车大国。

随着人们生活水平的不断提高，对汽车的需求已不在仅仅满足于其性能，开始对汽车的多样性和个性化提出了更高的需求。

传统的汽车设计方法一不能满足人们的个性需求，而且还制约着汽车的更新速度和汽车产业的发展。

在我国汽车使用者当前更多的是看重车身的外观造型，在汽车设计中，车身设计也是关键之术之一。

为满足消费者的需求，一种新的技术——逆向工程技术，在制造业迅速发展并应用到汽车领域。

逆向工程技术作为一种新兴的技术在产品设计、开发、优化、定型等方面，都有很大的作用，能提高工业产品设计水平，缩短研发周期，增强产品的市场竞争力。

我国现代汽车产品设计尤其是汽车曲面造型设计已经广泛使用逆向工程技术。

该技术可以快速的重现国外的先进车身模型设计，进而快速地吸收国内外汽车车身设计的先进技术和设计理念，并经过车身设计师的二次开发，达到快速响应市场的目的。

但是我国在该领域还与国外先进国家有着很大的差距。

2.课题目的：本课题是在提供汽车驾驶室点云数据的前提下，基于逆向工程技术对其曲面逆向重构和结构设计。

由于基于逆向工程的曲面重构和结构设计需要极强的实践性和创新意识通过本次设计达到以下目的：（1）熟练掌握基于逆向工程的汽车驾驶室曲面重构和结构设计流程、基本方法和关键技术。

（2）熟练掌握基于逆向工程的汽车驾驶室曲面重构和结构设计的UG软件和CATIA软件的使用。

（3）培养能够运用已学知识，分析和解决课题中遇到的技术问题的能力。

3.课题意义：通过对该课题的学习和研究，了解到逆向工程能提高工业产品设计水平，缩短研发周期，增强产品的市场竞争力。

对设计人员来讲，传统方法与逆向工程的结合，能够提高设计人员的设计水平。

对向中国这种发展中国家而言能够大大的缩短与发达国家在产品设计领域的差距。

逆向工程可定义为：将实物转为CAD模型相关的数字化建模技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已经存在的产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解析、深化和再造的过程。

本文重点介绍了CATIA V5软件逆向设计的一般过程，云点的编辑处理，曲线的创建拟合，曲面的重构，曲面的分析检测等。

1、云点的编辑处理1.1 云点的数据采集云点数据的采集是逆向工程的第一环节，本文采用激光三角测量法进行云点采集。

1.2 云点数据的导入和过滤本文采用激光三角测量法测得的数据为。

IGS格式,导入的云点经过滤后如图1所示，加载云点时可以根据需要决定采样率，这样可以提高计算速度。

图11.3 生成网格化云点生成网格化云点即云点的铺面处理，网格化云点的质量直接影响到下一步的云点数据分块，对最终的曲面质量也有一定的影响。

对汽车内饰件进行铺面处理的方法有3D和2D两种模式，这里选择3D模式。

2、曲线的创建曲线的创建主要包括两部分，即特征线的提取与基于云点截面线创建曲线。

曲线由离散的云点构成，公差范围越小，最终所拟合出的曲线越精确，反之则粗糙。

2.1 特征线的提取特征线是用来划分曲面特征的关键曲线，利用平面交线、空间曲线方法得到的内饰件的特征线如图2所示。

图22.2 创建曲线创建曲线就是基于云点截面线创建曲线，另外通过对交线的拟合创建构成曲面必须的边界曲线，对每一条曲线都要仔细检查其连接的连续性、曲率的连续性以及它与点云的误差。

这是构建高品质曲面的保证。

可以通过Curvature Analysis、Connect Checker和Distance Analysis来检查曲线的精度。

3、曲面重构根据特征线，利用GSD模块提供的扫掠、混合等曲面造型功能生成特征面，再通过求交、裁剪、倒圆角等操作将各曲面光滑的拼接或者缝合，从而形成整体的复合曲面，效果渲染后如图3所示图34、曲面的品质检测本文中采用等照度线检测法对曲面光顺度进行检测，其原理是在被检测的曲面上投射艺术光线，通过计算机检测出曲面形状和曲率的分布从而生成一簇确定曲面特征的斑马线。