汽车车身逆向建模规范

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。

汽车车身逆向工程设计关键技术及应用在汽车的整体设计中，车身占整车总成本的40%以上。

汽车更新的速度主要体现在车身方面，人们对汽车的关注首先就是汽车的外观质量。

因此车身设计是轿车开发的关键技术之一。

日益成熟的CAD/CAE/CAM一体化产品开发技术在汽车车身设计领域得到广泛应用。

随着三维测量技术逐渐成熟，逆向工程设计技术能够快速将车身油泥模型或其他实物模型，快速地转变为三维曲面等数模，从而可以快速地进行模具设计，快速地生产车身，极大地缩短了车身的设计周期。

同时该方法也可以快速地吸收国内外汽车车身设计的先进技术，然后经过我们的再设计，快速响应市场，达到事半功倍的效果。

逆向设计的核心思想是将实物模型转化为计算机能够表达的三维数模的一种过程。

简单地说就是从实物到图样的过程。

逆向工程设计的核心思想是以实物模型为参考，增加我们自己的创新知识，设计出符合要求，又要高于原来实物的设计过程。

这就相当于我们过去常讲的类比设计。

其实任何设计都是在一定的参考基础之上，逐步发展完善的过程。

在从事逆向工程设计的过程中，人们可能会发现，虽然同是一个模型，但是不同的人，设计的效率和质量可能有比较大的差别。

本文就是基于这样的目的，探讨逆向工程设计的关键技术。

一、车身模型的测量车身的测量根据测头与车身模型是否接触分为接触式测量与非接触式测量。

接触式测量主要采用三坐标测量机，非接触式测量又包括激光测量和结构光测量。

接触式测量优点是精度高，缺点是效率比较低。

测头的大小与接触力的大小对测量的精度都有影响。

非接触式测量优点是效率高，缺点是精度低一些。

比如对于图1所示的吉普车车身，采用非接触测量的方法只需要一两天的时间即可。

为了提高测量的效果和精度，一般要在车身上喷上显影增强剂，如图2所示。

图1 吉普车图2 喷显影剂的车身1.车身模型坐标系的确定为了方便测量及测量后的数据处理，首先要确定车身坐标系。

对于轿车车身，一般以汽车前轴的中心为坐标原点，向后为X轴，向右为Y轴，向上为Z轴。

汽车车身逆向工程设计关键技术及应用逆向工程设计方法是汽车车身设计过程中的一个重要环节，也是一种快速设计的工程方法。

逆向工程设计主要包括如下过程：三维测量获得点云数据、数据处理、特征的提取、曲面重构和曲面评价等。

逆向设计并不是简单地复制，而是要在逆向过程中增加一些特征要素，设计出工艺性更好，质量更高的产品的过程。

该文主要探讨汽车车身逆向设计的关键技术和技术特点。

在汽车的整体设计中，车身占整车总成本的40%以上。

汽车更新的速度主要体现在车身方面，人们对汽车的关注首先就是汽车的外观质量。

因此车身设计是轿车开发的关键技术之一。

日益成熟的CAD/CAE/CAM一体化产品开发技术在汽车车身设计领域得到广泛应用。

随着三维测量技术逐渐成熟，逆向工程设计技术能够快速将车身油泥模型或其他实物模型，快速地转变为三维曲面等数模，从而可以快速地进行模具设计，快速地生产车身，极大地缩短了车身的设计周期。

同时该方法也可以快速地吸收国内外汽车车身设计的先进技术，然后经过我们的再设计，快速响应市场，达到事半功倍的效果。

逆向设计的核心思想是将实物模型转化为计算机能够表达的三维数模的一种过程。

简单地说就是从实物到图样的过程。

逆向工程设计的核心思想是以实物模型为参考，增加我们自己的创新知识，设计出符合要求，又要高于原来实物的设计过程。

这就相当于我们过去常讲的类比设计。

其实任何设计都是在一定的参考基础之上，逐步发展完善的过程。

在从事逆向工程设计的过程中，人们可能会发现，虽然同是一个模型，但是不同的人，设计的效率和质量可能有比较大的差别。

本文就是基于这样的目的，探讨逆向工程设计的关键技术。

一、车身模型的测量车身的测量根据测头与车身模型是否接触分为接触式测量与非接触式测量。

接触式测量主要采用三坐标测量机，非接触式测量又包括激光测量和结构光测量。

接触式测量优点是精度高，缺点是效率比较低。

测头的大小与接触力的大小对测量的精度都有影响。

非接触式测量优点是效率高，缺点是精度低一些。

基于CATIA V5的汽车车身逆向设计随着CAD/CAM系统一体化技术的不断发展和市场竞争的日益激烈，先进的设计和制造方法在制造业的地位越来越重要。

其中，逆向工程作为一种先进、快捷和实用的现代设计方法在汽车行业得到了广泛的应用，为汽车产品的创新设计，生产周期的缩短和适应新的市场形势提供了基础。

本文通过V5软件对汽车车身进行反求，完成了逆向设计中的数据采集及预处理和三维CAD模型的重建，并对在逆向设计过程中遇到的问题提出了相应的解决方案，为逆向设计在汽车制造业中的应用提供了参考过程。

逆向工程(RE，Reverse Engineering)，也称为反求工程，即针对已有的产品或零件原型，通过3D数字化测量仪器准确、快速地测量出工件轮廓的三维坐标，把获取的工件坐标数据点存入计算机形成“点云”文件，再利用高端三维软件所提供的功能模块构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计，本质上就是一个“认识原型-再现原形-超越原型”的过程。

随着计算机、数控和测量技术的飞跃发展，逆向工程在汽车工业中得到了广泛的应用。

本文着重介绍了利用CATIA V5软件对汽车车身的逆向设计过程，对提高汽车外形性能、制造质量以及加工效率，降低开发成本，减轻操作者劳动强度，具有重要意义，这是传统设计和制造方法无法比拟的。

1 逆向工程的关键技术逆向工程的关键技术主要包括：数据的采集、预处理和三维CAD模型的重建等，它们在整个设计过程中起着至关重要的作用，直接影响到所构造模型的质量以及后续模型的设计分析及其制造加工。

1.1 数据采集与预处理1.1.1 数据采集数据采集是数据处理、模型重建的基础。

高效率、高精度地采集样件的外形数据是逆向工程的一个重要研究内容。

数据采集按采集的接触方式不同分为接触式和非接触式两大类。

本文采用基于海克斯康测量技术有限公司生产的GLOBA三坐标测量机，其三维空间精度可以达到1～2μm。

车身“正向开发”流程和“逆向开发”流程车身正向开发流程汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征，同时还要能安全可靠地行驶，这就需要整个设计过程融入各种相关知识，包括车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学等。

细化开发流程与同步开发手段，对于设计出消费者认可的新车型至关重要。

汽车车身设计简单理解是根据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰，使其在充分发挥性能的基础上艺术化。

汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征，同时还要能安全可靠地行驶，这就需要整个设计过程融入各种相关的知识：车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。

从一个灵感到最后实现，需要一系列的步骤。

得到市场的认可，性能优良的内“芯”，再加上一袭新衣包装，才是新车待嫁时。

下面，让我们看看正向设计如何为一款新车设计“嫁衣”。

项目策划项目策划包括：项目计划、可行性分析、项目决策及组建项目组等几个方面。

图1为项目策划阶段的示意图。

转播到腾讯微博图1 项目策划阶段示意图汽车企业的产品规划部门必须做好企业产品发展的近期和远期规划，具有市场的前瞻性与应变能力。

项目前期需要在市场调研的基础上生成项目建议书，明确汽车形式及市场目标。

可行性分析包括：政策法规分析、竞争对手和竞争车型、自身资源和研发能力的分析等。

项目论证要分析与审查论点的可行性和论据的可靠性与充分性。

经过这一阶段，要开发一个什么样的车型，类似于同行什么等级的车型，其性价比方面有哪些创意与特点即展现在我们面前。

项目策划的最后阶段是组建项目组：组建新品开发项目小组、确立项目小组成员的职责、制定动态的项目实施计划、明确各阶段的项目工作目标、规定各分类项目的工作内容、计划进度和评价要求。

概念设计阶段概念设计在新产品开发中有着重要地位，因此，新产品概念设计流程再造是新产品开发流程再造成败的关键所在。

一个全新的汽车创意造型设计分为以下几部分：1. 总体布置草图设计：绘制产品设计工程的总布置图（如图2），一方面是汽车造型的依据；另一方面它是详细总布置图确认的基础，在此基础上将产品的结构具体化，直至完成所有产品零部件的设计。

论文题目：逆向工程的汽车车身设计方法姓名：学号：学院：机械工程学院专业班级：汽车工程指导教师：2012年1 月19日逆向工程的汽车车身设计方法摘要本文的目的是在扫描车身点云数据到建构、检验、修改数字模型的这一条线上，寻找出一种高效、简便、优质的逆向工程设计方法，依据国内外提出的曲面光顺理论算法，结合当前逆向工程软件和主流的正向工程软件的优缺点，寻求软件模块间合理的搭配组合和较好的数据处理方法，更好的处理点云数据建立车身的数字模型。

具体过程是利用专业逆向工程软件对扫描好的车身点云进行初期数据处理，然后综合利用主流的正向设计软件不同模块的长处，构造出车身的数字模型。

对车身外表面的连续性进行探讨，并对现有的曲面光顺算法，进行分析、归纳和总结。

重点介绍和分析了曲面重构后的检测和评价方法，还介绍了实际工作中所采用的逆向工程设备、相关软件及应用方法和处理技巧。

随后结合“逆向工程”技术应用特点，利用计算机等先进技术，发挥新技术所起的支撑作用，建立了一个实用型的设计平台，对汽车设计过程进行加速。

关键词：车身设计，逆向工程，数据处理，理念重建，曲面光顺一、引言汽车工业己经走过一百多年的历程，今日汽车不仅仅是普及的交通运输工具，更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品，体现这种美的艺术品载体就是车身，汽车消费者在对汽车高品质高性能要求的同时，汽车的外观造型也越来越被消费者看重，有时甚至超过了对前两者的需求。

近年来，在美学原理设计和人机工程学的引导下，在快速发展的CAD ／CAE技术的带动下，汽车车身设计已经愈发显得日新月异。

汽车车身最具变化性，车身开发蕴涵多种学科知识，同时车身开发是否成功直接影响整车的市场前景。

现代的逆向工程技术就是迅速提升我们汽车车身研发水平的重要手段之一，也是消化、吸收先进技术的重要方法之一。

二、论文正文（1）逆向技术的定义逆向工程又称反求工程，它与传统的设计开发过程存在质的不同。

狭义上，它是指在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，利用三维数字化测量仪(3D Digital Scanner俗称抄数机)，测量出Sample(且0零件原形或者塑造出的模型)表面的点云数据，传至CAD／CAM系统，进行数据处理，生成所需要的CAD模型和设计图纸，并由CAD／CAM 系统计算出加工路径，最后通过CNC(Computer Numerical Control计算机数字控制)机械加工设备制作模具生产成品。

文件编号：YJY· P·0004·A1-2004汽车车身逆向设计作业指导书为使本公司汽车逆向设计规范化，参考国内外汽车逆向设计的技术要求，结合本公司已经开发车型的经验，编制本汽车逆向设计指导书。

意在对本公司设计人员在逆向设计的过程中起到一种指导操作的作用，让一些不熟悉或者不太熟悉逆向设计的员工有所依据，在设计的过程中少走些弯路，提高车身逆向设计的效率和精度！1.逆向设计流程Y2．逆向设计流程方法2.1检查（调正）坐标：2.1.2根据钣金件的具体情况，分析哪些是零部件的定位基准（关键孔位、关键线、关键面）？2.1.3确定基准后，对原坐标进行检查（检查方法可作断面截线的方式），对原对齐基准进行分析、判断，作出原坐标合格与否的结认。

2.1.4检查合格，进行流程的下道工序；若检查不合格，对其进行调正操作。

2.1.5调正坐标的操作如下：①、零部件上找出定位基准元素（定位点、定位线、定位面）。

定位点：单个点、圆心、球心、直线中点等；定位线：直线、圆柱中心线、圆锥中心线、平面法向线等；定位面：平面、基准平面、法平面等。

②、找出的基准元素必须能确定一个坐标系即能限定直角坐标系的六个自由度。

然后，利用找出的基准元素建立直角坐标系。

③、将文件中的所有元素作成一个组（GROUP），作被对齐用。

④、建立相应的对齐元素。

若上一步组（GROU）内有一基准元素为一点，你就建立一基准点；若上一步组内又有一基准元素为一直线，你就建立一基准直线；若上一步组内又有一基准元素为一基准面，你就建立一基准面。

总之你建立的元素必需与成组的基准元素一一对应。

⑤、利用SURFACE的对齐功能（MODIFY——ALIGN子菜单下各对齐选项进行对齐操作），最后坐标就对齐了。

然后，对结果进行检查，如果不满意，重复进行以上五步操作，直至合格为止。

2.2分析点云、去除杂点。

2.2.1观察对齐的点云，与样件或实物进行比较。

若显示不太清楚，可以用CTRL+D弹出的对话框对点云显示进行设置，如果还没有完全反映必需的特征，那只能重新补测。