第六章 汽车车身反求设计实例
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使用三维扫描设备对目标车身进行全面扫描,获取车身表面的点云数据。
关于车身逆向开发流程实例Reverse engineering is a process of extracting knowledge or design information from a product and reproducing it for the purpose of replication or reengineering. 逆向工程是从产品中提取知识或设计信息,并为了复制或再工程化而重新生成它的过程。
The reverse engineering process typically involves disassembling a product, analyzing its components, and understanding how it was designed and constructed. 逆向工程的过程通常涉及分解产品,分析其组成部分,并了解它的设计和构造方式。
In the automotive industry, reverse engineering is often used to analyze competitor's products, improve existing designs, or create aftermarket parts for older vehicles. 在汽车行业中,逆向工程通常用于分析竞争对手的产品,改进现有设计或为老款车创建售后配件。
One common use of reverse engineering in the automotive industry is to create digital models of physical components using 3D scanning technology. 汽车行业中逆向工程的一个常见用途是利用3D扫描技术创建物理组件的数字模型。
This allows manufacturers to quickly and accurately capture the complex geometries of automotive parts without needing to rely on original design data. 这使制造商能够快速而准确地捕捉汽车零件的复杂几何形状,而无需依赖于原始设计数据。
汽车逆向设计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。
20世纪60 年代,日本为了恢复和振兴经济,提出科技兴国和大力发展制造业的方针:“一代引进,二代国产化,三代改进出口,四代占领国际市场”,并对机床、汽车、电子、光学设备和家电等行业的发展给予优惠政策。
日本政府和企业普遍认为对别国先进产品和先进技术的引进、消化、吸收、改进和挖潜,是自身发展的一条捷径。
观点很快被事实验证,由此引发了逆向设计(Reverse Design)的概念。
逆向设计过程是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理),并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型(曲面模型重构),并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。
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。
数字化测量是逆向工程的基础。
在此基础上进行复杂曲面的建模、评价改进和制造。
一般而言,数字化测量分为接触式与非接典触式两种。
接触式测量根据测头的不同,可分为触发式和连续式。
应用最广泛的接触式测量仪器是20世纪60年代发展起来的高效精密的三坐标测量机,它是有很强柔性的大型测量设备。
接触式测量对物体的表面的颜色和光照没有要求,因此物体边界的测量相对精确,但对软质材料适应差且速度慢。
非接触式测量根据原理的不同,可以分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MR测量法、超声波法和层析法。
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。
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。
车身逆向设计作业指导书一、任务背景车身逆向设计是指通过对已有车型进行逆向工程,获取车身外形数据,并在此基础上进行设计和改进的过程。
本次作业旨在通过逆向设计的方法,对一款现有车型进行改进和优化,以满足特定需求。
二、任务目标1. 选择一款现有车型进行逆向设计。
2. 获取车身外形数据,包括车身尺寸、曲线线型等。
3. 分析车身设计的优点和不足,并确定改进的方向和目标。
4. 进行车身设计的创新和优化,提出改进方案。
5. 使用CAD软件进行车身设计的建模和绘制。
6. 进行车身设计的仿真和验证,评估改进方案的效果。
三、任务步骤1. 选择一款现有车型根据任务要求和个人兴趣,选择一款现有车型作为逆向设计的对象。
可以考虑车型的流行度、市场需求等因素进行选择。
2. 获取车身外形数据通过测量、扫描或获取已有车型的CAD模型等方式,获取车身外形数据。
包括车身尺寸、曲线线型等信息。
3. 分析车身设计的优点和不足对选择的车型进行分析,评估其车身设计的优点和不足。
可以考虑外观美观度、空气动力学性能、车内空间利用等方面进行评价。
4. 确定改进的方向和目标根据分析结果,确定车身设计的改进方向和目标。
可以考虑提升外观设计的独特性、改善空气动力学性能、增加车内空间等方面进行改进。
5. 进行车身设计的创新和优化基于确定的改进方向和目标,进行车身设计的创新和优化。
可以尝试不同的线条、曲面设计,优化车身比例和比例关系,增加功能性设计等。
6. 使用CAD软件进行车身设计的建模和绘制将车身设计的创意转化为CAD模型,使用CAD软件进行车身建模和绘制。
可以使用三维建模软件进行车身外形的绘制,确保模型的准确性和精细度。
7. 进行车身设计的仿真和验证对设计的车身模型进行仿真和验证,评估改进方案的效果。
可以使用流体动力学仿真软件进行空气动力学性能分析,使用人体工程学仿真软件评估车内空间利用等。
8. 优化和改进设计方案根据仿真和验证结果,对设计方案进行优化和改进。
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。
数据采集与预处理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。
XXXXX有限公司车身逆向设计作业指导书编制:校对:审核:批准:2015-01-15发布 2015-01-15实施XXXXX有限公司发布前言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!本作业指导书将在本公司所有车型逆向开发设计中贯彻,并在实践中进一步提高完善。
1.逆向设计流程YY2.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。
简述逆向设计的案例及流程Reverse engineering is the process of deconstructing and analyzing a product to understand its design and functionality. It is commonly used in various industries such as technology, automotive, and manufacturing. One famous case of reverse engineering is when General Motors reverse engineered the Volkswagen Beetle in the 1930s to understand its design and functionality.逆向设计是解构和分析产品以了解其设计和功能的过程。
它通常用于技术、汽车和制造等各种行业。
一个著名的逆向设计案例是通用汽车在上世纪30年代对大众甲壳虫进行逆向设计,以了解其设计和功能。
The process of reverse engineering involves several steps, including acquiring the product, dismantling it, analyzing its components, and then re-creating or modifying it. In the case of the General Motors and Volkswagen Beetle example, the engineers would have obtained a Volkswagen Beetle, thoroughly examined its structure and components, and then used that information to improve their own designs.逆向设计的过程包括几个步骤,包括获取产品、拆解产品、分析其组件,然后重新制造或修改产品。
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。
车身件逆向要求其实覆盖件结构逆向设计与我们平时所做的“Start Model设计”是一样的,只是“#imported geometry”须要我们从点云里获取。
从点云里获取我们工程化中所须要的点、线、曲面,再利用我们所获得的信息用我们的“Start Model”进行参数化设计。
每个特征要与实物保持一致,即倒圆大小、凸台大小、总体尺寸等都须要借住工具测量后再做具体的设计。
以便能保持和实物一样。
为什么会强调要在实物上测量,主要原因是因为测量的点云和实物肯定存在一定的误差,特别是边界、反光的地方和一些倒圆比较小的地方。
原则上结构建模用平面倒圆完成。
所以在设计尤其要注意这些细小的地方。
项目工作总体要求1、文件名:零件号。
2、尺寸单位:模型一律采用毫米作为长度单位。
3、坐标系:模型一律采用整车坐标系,按右手定则。
4、所有数模应根据具体情况考虑冲压工艺缺口、冲压圆角、拔模斜度。
5、最小拔模角5~10度。
6、根据料厚,倒角圆角R最小不得小于R3。
7、三维数模要保留特征参数。
8、凸焊螺母、凸焊螺栓孔的规定:M8以下的凸焊螺母或螺栓在白车身上对应的孔直径为(螺母或螺栓直径+1mm)。
M8以及M8以上的凸焊螺母或螺栓在白车身上对应的孔直径+2mm。
如果为两层或两层以上的板,则,后面板的过孔直径为:第一层板上的孔位+2mm如:M6的凸焊螺母,其焊接的扳金件的孔位为:Ф7, 后面板上的过孔为:Ф9 M8的凸焊螺母,其焊接的扳金件的孔位为:Ф10, 后面板上的过孔为:Ф12配合的9、定位孔的规定:白车身上的定位孔应选用Ф10左右的孔位,如:Ф8、Ф10、Ф12应对定位孔作好标记,具体要求参考《AM09数模管理基本规定(修订)》。
10、线卡安装方孔:参考线卡的尺寸,方孔应做小圆角处理。
如线卡的7*7的方孔,应有0.5的圆角,以便于加工。
11、漏液孔:孔径大小应考虑液体流速并参考橡胶堵塞的尺寸选择系列尺寸。
12、过线孔:孔径大小应能通过线束及其插接件,边界应考虑加翻边,并加橡胶保护套。
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。
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。