城市车辆 基于逆向工程的客车产品设计 熊顺源 鲍卫宁 胡浩 内容提要：逆向工程是一种从模型对象表面获得的点云数据出发，使设计者能在计算机内生成已存在模 型实物及其更新产品模型的技术。本文结合在ＵＧＮＸ４．ｏ环境下对汽车部件作逆向工程设计介绍了相关指令及 设计流程，从而表明逆向工程在产品的更新设计和创新设计方面的显著作用。 关键词：逆向工程 曲线和曲面 缝合的有效性补面 １逆向工程的基本内容及其与 传统正向工程的区别 １．１正向设计，从无到有的设计 人们通称的设计，一般均指正 向设计，其设计过程是一个“从无到 有”的过程．设计人员根据市场需 求，首先构思产品的外形、性能以 及大致的技术参数等，再利用 ＣＡＤ建立产品的三维数字化模型， 最终进入制造流程，完成产品的整 个设计制造，这个过程称为“正向 设计”。概括地说，正向设计是由未 知到已知、由想象到现实的过程，其 示意图如图１。 １．２逆向工程，反求设计 反求设计是根据已有的产品模 型，反向推出产品的设计数据，以 及对现有产品的更新设计。且Ｉ 充 分消化和吸收现有产品技术的基础 上，对现有产品进行改进和再创造。 正向设计是主动的创造，而反求设 计是先被动后主动的创造。正向设 计和反求设计既有区别又相辅相成， 具有丰富正向设计经验和水平的人， 可以显著提高反求设计的水平；反 求设计的成功经验又可以促进正向 设计水平的提高。应用ＵＧ进行工 业产品造型的逆向工程的流程如图 ２所示。 １．３点云数据的采集与处理 反求设计首先要采集数据。用 于反求设计的测量手段很多、如光 切法、层析法、工业ＣＴ、ＣＭＭ（坐 标测量法），由于坐标测量法使用方 便，且具有较高的精度，目前对工 业产品的测量，一般都采用坐标测 量法，即用三维坐标测量仪或三维 光学扫描仪等设备来获得点云数据， 在获得了点云数据后，通过数据平 滑、数据缩减、分段处理、拼接处 理和补测不完整数据对点云数据进 行重构与处理，然后得到一套完整 的三维点云数据。 １．４曲线绘制及曲面生成 在工业产品设计构思中曲面是 一种比较广泛的称呼，我们也可以 认为片体和实体的自由表面为曲面。 史 重 ！ 墨垄卜＿＿。 Ｉ 堕丝蔓 — ｌ 图１正向设计流程 梁离地面高度和重心较低，发动机 功率较大，驾驶室的舒适性好，环 保方面奔驰和沃尔沃等重型汽车已 达欧Ⅳ标准。我国重型汽车在动力 性、排放、噪声、操作性和驾驶舒 适性等方面有较大的差距。 Ｕ Ｇ曲面的数学性 质为Ｂ曲面，也就是 ＮＵＲＢＳ（非均匀有 ３结束语 目前我国冷藏车以机械冷藏车 为主要形式，其他形式冷藏车市场 占有量小。研究主要朝着厢体绝热 性能优化、新制冷方式和新厢体结 构研制三大方向发展。“十一五”规 图２逆向设计流程 理Ｂ样条）曲面。Ｂ曲面由若干曲面 片（补片）构成，其参数曲线是多段 样条；单补片曲面是贝塞尔曲面，其 参数曲线是单段样条，贝塞尔曲面 是Ｂ曲面的特例。ＵＧ系统具有强大 的曲面建模功能，在设计时，由点云 生成曲面有如下两种方法。 １．４．１由点云直接生成曲面 运行菜单命令进入由点云创建 曲面对话框，设置Ｕ、Ｖ方向的补 片数值，曲面各个方向的阶数和补 片数控制着输入点和生成的片体之 间的距离误差。应该指定的补片数 量取决于片体在相应方向上的阶数、 划中明确提出要“发展循环经济”， “加快建设资源节约型、环境友好型 社会”，因此大力发展节能环保型冷 藏车，改善我国冷藏运输业现状，减 少易腐货物在运输途中的浪费应该 得到更多的关注。 ２００８－９域 ４薯舀
逆向工程技术及其在汽车研发中的应用
随着我国经济体制的不断改革以及全球经济一体化的深入发展，汽车市场的竞争日趋激烈。在此背景之下，要使汽车产业占据有利的市场地位，实现汽车产业的健康发展，必须要加强自主研发能力。所以，研究逆向工程技术以及在汽车研发中的应用具有很强的现实意义。
一、逆向工程技术
（一）逆向工程技术概述
逆向工程技术近年来在各行各业中应用十分广泛，顾名思义，逆向工程技术就是指通过逆向思维来对产品的设计过程进行描述。逆向工程技术的英文为Reverse Engineering，简称为RE。在人类设计产品和研发产品的过程中，逆向思维是一种不可或缺的思维方式，同时也是一种重要的理念和解决问题的思路。因此，逆向工程技术下的逆向研发经过长时间的应用和发展以后，便会逐渐被吸收以及转化，最终成为正向研发技术[1]。
一般而言，产品的设计过程和研发过程就是指产品"从无到有"的阶段。要研发出一件产品，研究人员首先要做的就是以自己的设计目标和研发方向为指引，以自己的知识结构作为基础支撑，从而在自己的脑海中构建出产品的设计蓝图。其中便应当包括产品的外观、性能、功能以及各种技术参数等，之后再通过计算机等现代化的工具将设计蓝图直观的表现出来，从而形成一种产品模型，最终经过不断的调整将产品模型付诸实践。与之相反，逆向工程技术则可以理解成一个"从有到无"的过程，也就是说设计人员首先应当具有一个实物模型，之后利用逆向思维和反向推力思维来对其中所蕴涵的功能、性能以及基本参数等进行分析，并且以此为基础不断优化自己的产品研发工作，从而提高产品设计和研发的效率。除此以外，利用逆向工程技术还可以帮助设计人员实现对现有产品的改造和创新，因此目前已经在很多行业中得到了良好的应用效果。
（二）汽车逆向工程技术
逆向工程技术就是通过对产品的性能、功能以及技术参数等进行深入分析以后来高效地完成产品的设计和研发工作，汽车逆向工程技术主要就是指在对汽车进行设计研发的过程中，参考已经出现的汽车样式，并以此为基础来对汽车产品进行创新、改造以及研发。在汽车逆向工程技术中，一般对汽车样式的要求比较高，为了进一步提升应用效果，常常需要采用世界上先进的汽车产品作为样车。在此基础上，各研发人员不断对其样式、性能以及各项技术参数进行改进，从而使改进后的汽车产品更加符合消费者的需求，从而不断提升汽车产业的市场竞争力。
- 1 - 逆向工程的具体应用实例
逆向工程是一种技术手段，主要用于通过分析和研究已有的产品或者系统来了解其工作原理、结构、设计思路等方面的内容。在实际应用过程中，逆向工程可以被用于多个领域，以下是具体的应用实例：
1. 电子产品逆向工程：通过对已有的电子产品进行拆解和分析，从而得出其电路结构、软硬件设计等方面的信息。这些信息可以被用于研发类似产品或者进行技术改进。
2. 汽车逆向工程：通过对汽车进行拆解和分析，了解其发动机结构、传动系统、底盘结构等方面的信息，从而提高汽车性能和安全性。
3. 航空逆向工程：通过对航空器件进行拆解和分析，了解其设计思路、材料选择等方面的信息，从而提高航空器件的性能和安全性。
4. 医疗器械逆向工程：通过对医疗器械进行拆解和分析，了解其结构、材料选择等方面的信息，从而提高医疗器械的质量和安全性。
5. 工业设计逆向工程：通过对其他产品或者系统进行逆向工程，得到设计思路和技术方案，从而提高自身产品或者系统的设计水平和技术水平。
总之，逆向工程是一种非常重要的技术手段，可以帮助企业或者个人了解已有产品或者系统的设计思路和技术方案，从而提高其自身的技术水平和竞争力。
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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。
