A级曲面工程简述

在本文中将Ａ面工程根据工作流程的不同分为正向和逆向两大类，由于在比较大型的项目中逆向流程不可缺少，即使是以正向开始的项目最后还是会有逆向环节，同时在技术上逆向流程使用的技术同样可以运用在正向流程中，所以本文主要的篇幅用来讨论逆向流程。

１．１．正向流程简述1．1．1．概述所谓正向流程指的是以已知数字化边界条件为依据，例如结构数模，效果图等，直接在计算机中建构和完成Ａ级曲面，其具体流程可以描述为下面的流程图：工程输入▼设计输入▼Ｃ面建构▼设计评审▼工程验证▼Ｃ面修改▼设计评审▼工程验证▼Ａ面建构▼快速样件▼设计评审▼Ａ面发布▼设计冻结1．1．2．正向流程的优势与缺点正向流程的优点是开发周期短，方案修改方便，开发成本低；缺点是风险具有不可预期性。

1．1．3．什么项目适合采用正向流程一种情况是当我们对最后的产品的效果比较有把握时，我们总是愿意选择正向流程。

一种情况是我们需要做很多方向的尝试，并且最终的表现形态是样机，以此来试探市场的反应，比如概念车的开发，此时我们通常采用正向流程。

还有一种情况是由于开发周期或者预算的限制使我们无法采用逆向流程时，那么我们就选择正向流程。

１．２．逆向流程简述1．2．1．概述以逆向流程进行的A面工程是整篇文章想要讨论的核心内容，在本文中我们把以某一个实际存在的模型作为建模依据和目的的工程称为逆向工程，这个模型可以是某个实际的产品也可以是油泥模型和样件。

在本文中主要讨论外表面的逆向工程，对于机械零件的逆向工程不作讨论。

逆向工程主要的目的有两个，第一是尽可能的靠近模型，第二是完成的模型有尽可能高的曲面质量。

其具体流程可以描述为下面的流程图：点云的输入与处理▼切断面线▼构建基础面▼构建主要过渡曲面▼构建过渡曲面▼分件▼曲面质量初步检查▼设计评审▼工程验证▼修改▼断差，分缝，圆角▼曲面质量检查▼数据评审▼A面发布▼快速样件验证▼评审▼外表面数据冻结1．2．2．逆向流程的优势与缺点逆向流程的优势在于决策者能够最真实直观的看到产品最后的效果，从而将风险降到最低。

逆向流程的缺点是开发周期相对较长，投入相对较大，在后期不容易作大的修改。

１．１．什么项目适合采用逆向流程一种情况是当我们希望生产的产品与某个既有产品几乎完全一样时，逆向流程是最佳的解决方案。

例如某家汽车配件制造公司希望投产某一名车的前保险杠。

另一种情况是某些较复杂或者投入较大的产品，二唯的图纸和计算机上虚拟的效果可能与真实的情况存在偏差，采用先制作油泥模型或者样品以供决策，在决策确认开发继续进行时，再将模型通过逆向工程转化为数据模型作为开发继续的基础。

例如在汽车开发中经常采用这一开发流程。

在实际的工作中，并不一定是绝对的逆向和正向的工作流程，通常会根据自身的开发条件，采取相互结合的开发流程。

第三章逆向流程简述１．１．工作开始的必要条件逆向流程Ａ面工程开始的必要条件有以下三个主要方面：第一是设计已经经过评审确认；第二是工程已经完成基本检查；第三是模型扫描数据已经完成生成三角面，精简和对位的工作。

A面工程部门需要对以上工作进行检查和确认，在这些条件不具备的情况下如果开始进行A面的设计，那就需要有将来不断反复修改的准备，工作进度也将变的不可预期。

１．２．A面工程常用软件下面我来简单的介绍一下我所知道的情况，由于各个大的厂家根据自己的产品特点采用了不同的Ａ面标准和上下游环境的不同，于是采用不同的软件来完成Ａ面工程。

例如大众采用ALIAS做设计，用ICEMSURF 做A面，这几乎可以代表欧洲各大著名汽车公司的模式，例如奔驰、宝马等等；而通用则直接用ALIAS做设计和A面，意大利的一些设计公司也采用了这种模式；也有设计部门用UG公司的IMAGEWARE做A面；CATIA的A面模块也被用来完成A面工程，在日本和韩国有些设计公司采用这一模式。

以上只是我了解的比较常用的一些软件，当然我相信还有许多是我不了解的，但是应该采用的流程和方法是大致相同的。

本文探讨的内容更加集中在Ａ面工程的本身，并不局限于某种软件，在平时的工作中大家肯定会有自己最熟悉的软件，那么不要因为他有一两个弱点就放弃，最熟悉的软件往往能带来最高的效率和最好的结果，要做的只是找到一个通用的数据转换平台，简单的学几招其他软件的特长，取长补短就行了，在后面章节的介绍中我会和大家讨论这些软件的优势和不足。

２、点云的输入与处理２．１．点云的输入与检查比较通用的点云格式是.stl格式，输入后首先要对点云数据进行检查：首先检查生成的可视化三角面与模型的误差，细节特征的损失程度是否在可接受范围内。

然后检查数据是否已经经过合适的精简，由于点云数据将占据比较大的资源，所以我们总是希望在保留必要的细节特征的前提下将点云精简到最小。

最后确认数据是否已经对完位，根据特征检查数据的对称情况。

２．２．点云的处理如果点云数据太大，那么我们可以根据需要将点云分成几个部分单独存放在不同的层中，然后根据需要调用这些层，这样可以减少机器的负担。

３．切断面线通常我们都会对点云切出断面线，最常用的切法是以Ｘ，Ｙ，Ｚ平面根据产品的大小和特征复杂情况按照一定的间距来切出一组断面线，根据软件的不同有些软件是对点来切断面线，有些软件是对三角面切断面线，效果有细微的不同，个人经验对三角面切出的断面线有更好的效果。

有些软件提供了更加自由的断面线的切法，例如可以以一条曲线作为路径来切断面线。

切断面线的作用是为了产生一组反映模型特征的曲线，将我们建构的曲面按同样的方式切出的断面线与点云上提取的断面线比对就可以反映曲面与点云的逼近程度。

４．构建基础面所有物体都可以看成是六面体的变形与加减，基础面是指构成基本形体的大面，其他特征将堆积在这些基础面上。

基础面不太可能一次性准确到位，通常需要在后续的构建过程中进行调整，所以对构建基础面的要求是快速和尽量完整，这与素描有点相似，我们总是完成大形才去深入细节，整体的工作进度要求均衡，如果在某个细节上扣的太细，那么很可能在发现整体关系要调整时全部推翻以前的工作。

同时基础面的质量又会影响到后续的面的质量，所以对于面的质量来说，基础面有最高的质量要求，例如基础面的连续性精度会影响构建其上的面的精度，并且这种误差会被放大反映出来。

所以无论在开始构建与后续的调整中，基础面的质量都必须时刻得到保证，否则后续的工作都将只是尝试性的，无法作为最后的数据发布。

５、构建主要过渡曲面主要过渡曲面通常是指基础面之间的过渡曲面，根据调整主要过渡曲面将可以基本上确定基础面是否合适，同时主要过渡曲面又是后续过渡曲面的基础。

在主要过渡曲面的构建过程中我们需要完成大量的调整基础面关系的工作，较高的连续性的要求也主要是在这个过程中，通常这个过程将占据整个工作量的一半以上。

6、构建过渡曲面较大的倒角和许多的细节特征都可以归为这类曲面，通过调节过渡曲面与点云的逼近程度，进一步的来确定主要曲面与主要过渡曲面的关系。

这个过程需要我们反复的检查与调整。

完成了这个阶段，模型的基本特征已经明确了，曲面质量也基本确定了。

7、分件根据设计输入进行分件，切出分缝的大小，这个阶段的分缝只是用来看效果的，完成了这一步的工作以后，我们需要对模型的曲面质量作一次全面的检查，通过分件，我们可能会对后续阶段的分面重新作出规划，确定没有不可接受的问题以后，我们将这版数据作为一个重要节点数据发布。

记住保存好这版数据，这将作为后续修改的基础，很多情况是我们往后进展了一大段以后又退回到这版数据，因为这版数据具有最大的修改灵活性。

8、数据评审总设计将会组织造型与工程部门对数据进行分析，并且进行一次评审会议以确定后续方案，通常会进行一些修改，如果是大的修改，可能会重新进行造型设计，点云也将更新，如果是小的修改，那么我们可以直接在数据上修改。

A级曲面全面介绍！在整個汽車開發的流程中，有一工程段稱為Class A Engineering，重點是在確定曲面的品質可以符合A級曲面的要求。

所謂A級曲面的定義，是必須滿足相鄰曲面間之間隙在0.005mm 以下（有些汽車廠甚至要求到0.001mm），切率改變( tangency Change ) 在0.16度以下，曲率改變(curvature change) 在0.005 度以下，符合這樣的標準才能確保鈑件的環境反射不會有問題。

a-class包括多方面评测标准,比如说反射是不是好看、顺眼等等。

当然，G2可以说是一个基本要求,因为g2以上才有光顺的反射效果。

但是,即使G3了，也未必是a-class,也就是说有时虽然连续，但是面之间出现褶皱，此时就不是a-class通俗一点说，class-A就必须是G2以上连接。

G3连续的面不一定是CLASS-A曲面。

汽车业界对于a class要求也有不同的标准，GM要求比TOYOTA ，BMW等等要低一些，也就是说gap和angle要求要松一些。

关于A-class surfaces，涉及曲面的类型的二个基本观点是位置和质量。

位置——所有消费者可见的表面按A-Surface考虑。

汽车的console（副仪表台）属于A-surf，内部结构件则是B-surf。

质量——涉及曲面拓扑关系、位置、切线、曲面边界处的曲率和曲面内部的patch结构。

有一些意见认为“点连续”是C类，切线连续是B类，曲率连续是A类。

而我想更加适当地定义为C0、C1和C2，对应于B样条曲线方程和它的1阶导数（相切=C1）和它2阶导数（曲率=C2）。

因此一个A-surf有可能是曲率不连续的，如果那是设计的意图，甚至有可能切线不连续,如果设计意图是一处折痕或锐边,（而通常注塑或冲压不能有锐边，因此A-suuf一定是切线连续(C1)的）。

第二种思想以汽车公司和白车身制造方面的经验为基础，做出对A-surf更深刻的理解。

他们按独立分类做出了同样的定义。

物理定义：A-surf是那些在各自的边界上保持曲率连续的曲面。

曲率连续意味着在任何曲面上的任一"点"中沿着边界有同样的曲率半径。

曲面是挺难做到这一点的切向连续仅是方向的连续而没有半径连续，比如说倒角。

点连续仅仅保证没有缝隙，完全接触。

事实上，切连续的点连续能满足大部分基础工业（航空和航天、造船业、BIW等）。

基于这些应用，通常并无曲率连续的需要。

A-surf首先用于汽车，并在消费类产品中渐增（牙刷，Palm，手机，洗机机、卫生设备等）。

它也是美学的需要。

*点连续（也称为G0连续）在每个表面上生产一次反射，反射线成间断分布。

*切线连续（也称为G1连续）将生产一次完整的表面反射，反射线连续但呈扭曲状。

*曲率连续（也称为G2连续的，Alias可以做到G3！）将生产横过所有边界的完整的和光滑的反射线。

在老的汽车业有这样一种分类法：A面，车身外表面，白车身；B面，不重要表面，比如内饰表面；C面，不可见表面。