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汽车车身逆向工程设计关键技术及应用研究我国是一个生产制造大国，汽车的生产数量十分庞大，汽车车身仿制依旧是部分汽车生产企业的主要手段。
在实际的汽车车身设计生产时，逆向工程技术并不是使用非法得方式窃取其他同行的技术知识产权，只是利用现有的汽车车身模型，通过数据分析和采集，逆向进行汽车的车身设计，十分的高效。
目前我国的汽车市场在竞争激烈，高效生产、加快新产品设计研发速度是对汽车生产商的新要求，为了更好地适应市场发展需要，必须要加强汽车车身逆向工程设计技术的完善，加快技术的创新脚步，本文将会对汽车的车身逆向工程设计技术进行分析讲述。
标签：汽车车身;逆向工程;关键技术;研究一、车身逆向工程设计的概念汽车车身在传统的设计过程中，需要反复的对汽车车身结构进行细化完善，并且需要制作模型，设计所需要的时间较长，工作量十分庞大，产品更新周期较长。
逆向工程是新时期汽车车身设计的一个创举，很好的将计算机技术与车身设计制造进行结合，通过技术手段将原有的车身设计数据进行收集汇总，然后结合市场的需求进行数据的优化设计，很好的利用了原有数据资源，节省了时间，而且是对原有设计的完善，这样设计出的产品既实现了产品的重新设计，又实现了优化升级。
二、车身逆向工程设计的特点汽车车身逆向工程设计与传统的设计方法相比，有是三个明显的特点：（一）实物反向汽车逆向工程设计通过将现有的车身进行分析测量，反向得出车身的零件与结构设计，包括车身设计的功能和材料，都是反向获取得到的。
（二）软件反向这里的软件指的是车身的设计构件，包括车身的设计书，设计图纸以及相关的设计标准等技术资料，通过对原有车型的数据收集分析得出相关的设计数据资料，实现软硬件数据的搭配。
（三）影响反向车身反向工程设计不像以往一样，需要进行大量的模型设计分析，只需要结合图片和视频就可以进行汽车车身的设计，十分方便，工作量小，效率更高。
三、车身逆向工程设计的主要流程汽车车身的逆向工程设计主要包括数据采集、数据处理和车身曲面逆向设计等，数据采集是设计的基础，数据处理与曲面设计是重要环节。
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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。
汽车逆向设计全程解析与案例讲解众所周知，车身的开发它需要大量资金的积累、技术的积累、人才的积累。
我国汽车业尚没有形成很强的研发能力，很多专家认为：过去多年我们走的开发思路，一是完全自主开发，一切从零开始，这种开发思路实践证明不成功，因为我们没有那么大规模支持，更没有那么多的技术、管理积累；二是图省事，简单"拿来主义"，购买技术，这样技术永远掌在别人的手里，不可能形成自主开发能力。
逆向工程技术就是迅速解决提升我们汽车车身研发水平重要手段之一。
我们提升汽车自主开发能力，赶上世界水平唯一的办法，必须采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、改进、创新。
国、曰本都曾经走这条路，他们不是简单的把别人的车拿来装配，而是真正地消化、吸收，通过消化、吸收学习，缩短与世界水平的差距，逐步培养起自己的自主开发能力，因此成为今天的汽车开发世界强国。
逆向工程技术正是消化、吸收先进技术重要方法之一，尤其在车身开发方面，逆向工程技术是送我们走上巨人肩膀的强大武器。
我们福田公司车身开发人员正是利用这先进技术开展了欧曼重卡车身的研发，并取得了成功。
一、逆向设计的概念逆向工程（ReverseEngineering-RE）是对产品设计过程的一种描述。
在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。
这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。
逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。
简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。
从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。
早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。
随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。
汽车研发：白车身逆向设计与开发方法解析！“逆向”一听到这个词漫谈君不禁想到：某保时·泰的皮尺部觉得自己的“豪车梦”立马就能实现了开心的像下面这位老兄拿到玩具一样可以开着豪车载着下面这位漂亮的小姐姐去兜风啦嘿嘿再来个Benchmark（《汽车研发：Benchmark看这一篇就够啦》）漫谈君的梦想就妥妥的实现啦要想实现豪车梦今天就和漫谈君一起来看看白车身逆向设计与开发方法一、逆向工程的意义车身作为汽车的四大总成之一，具有非常重要的作用，车身占整车总成本的1/3左右，其更新频度高，技术进步快，其外观造型能够吸引大众的眼球，从而对汽车销售量有极大影响。
在复杂的车身产品开发《汽车研发：白车身结构及开发流程详细解析！》（点击阅读）程序中，广义的三维造型既是设计工作的起点，又是工程目标的最终体现。
随着新技术的广泛应用，特别是“逆向工程”（Reverse Engineering简称RE）的迅猛发展，几乎将传统的汽车车身开发周期缩短了三分之一。
将该技术应用于汽车车身造型阶段，它可以快速地提供样品的外形特征，从而能够对其几何外形进行修改，实现产品的快速改形，加快设计进程，使之满足多样化、个性化、系列化等方面的需求。
二、正向工程与逆向工程的比较1、正向工程FE正向工程英文名字叫Forward Engineering，，简称FE，是指从产品的功能与规格的指标确定开始，构思产品的零组件需求，再由各元件的设计、制造、检验、零件分装、整机总装、性能测试等程序来完成。
2、逆向工程逆向工程又叫反求工程，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3维数字化测量仪（3D Digital Scanner），测量出Sample（即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。
三、逆向造型中的设计要点逆向工程技术主要涉及以下几个方面：1、油泥模型数字化目前，许多外形设计师还难以直接用计算机进行设计，而是更倾向于油泥或泡沫塑料造型。
另外，尽管计算机具有越来越逼真的模型上光着色功能，但大型物体，如轿车，还是要做成1：1的实物模型才能鉴定其外观效果。
2、产品的仿型和改型设计在我国，许多生产制造商收到的是实物，没有原始的数字模型，而要用于生产就必须去再现原产品的设计意图，这就存在变实物为CAD模型的问题。
另外，由于工艺、材料、美观等方面的原因，人们经常要对相应的生产模具作局部修改，需要将扫描获取的实物模型数据输入到计算机，利用逆向工程构造出一个与实物相对应的CAD模型，然后对该CAD模型进行修改。
3、数字化模型得出后的检测例如检验生产模具、产品的变形分析以及与初始三维数据的比较。
例如覆盖件模具的形状精度验证，通过采集模具上的数据点，与几何三维数据对比，可对模具质量做出评价。
四、车身逆向造型设计流程1、参考车身局部改型在对参考样车与车身做局部选型修改时，必须考虑不能影响原车身结构的可靠性、结构工艺性。
尽可能延用原车身的结构分块思想与联接方式，对于运动部件要延用，并做出必要分析，这样就可以继承原车身的可靠性与工艺性，不产生风险。
2、模型样车的测量、扫描数据采集是数据处理、模型重建的基础。
没有高精度的数据采集技术和设备就不会逆向出高水平的模型。
点云数据的测量方式主要有接触式和非接触式两种。
1）测量步骤A、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。
具体的做法是将车身支撑固定在单臂或双臂的划线机（三坐标测量机），如下图所示。
根据测量的结果，调整车身的前、后、左、右等位置，最后确定车身没有发生大的扭曲变形，直到正确为止。
B、贴车身Mark点对于汽车车身，现在通常的做法是采用非接触测量方法，比较常用的是采用结构光的照相法。
照相法的测量的核心就是点云片的拼接技术。
首先在车身的表面喷洒乳白色显像剂，然后在上面贴Mark标记点。
Mark标记点实际上是后序测量的点云片的拼接所用的定位点，如下图所示。
标志点不要贴成直线，贴标记点的原则是三维扫描的每幅幅面的范围内应该拥有四个标记点，四个标记点尽量能够分散，尽量不要在孤立位置和曲率变化较大处。
分散的目的就是将将来依据标记点拼接的时候，可以将拼接误差尽量地减小。
标记点贴的质量直接影响测量的精度。
随着计算机技术和图像处理技术的提高，单幅点云的精度一般都比较高，但是不同的扫描系统之所以出现比较大的质量差别就是因为点云片的拼接技术存在差别。
同样的扫描系统，标记点的贴的技巧如果没有充分掌握，测量出来的结果可能也有比较大的差别。
C、测量车身Mark点标记点是用于点云片的定位的。
因此，标记点测量的准确与否对整个车身的测量精度至关重要。
测量的方法一般是采用高精度的相机，在车身上一般还要放置一些测量基准杆件，作为图像处理时标定。
对车身上的所有标记点从不同角度进行大量的拍摄。
然后进行图像处理，获得标记点的三维数据。
D、车身曲面片测量采用三维扫描仪测量，当标记点测量之后，一般在进行这部分测量的时候，测量的顺序就没有过高的要求，因为测量的每一片点云是靠上面的标记点进行拼接的。
也就是点云片之间没有误差累积的问题。
测量的时候，要注意的是测量的每一片点云至少要包含三到四个标记点，包含的越多，拼接的精度越高。
因为拼接时是点云片上标记点要与已经测量的标记点框架要匹配。
因为两次测量，就是对与同一个标记点也会存在测量误差。
所以在拼接的时候，点云片上的标记点都要参与标记点框架的匹配，这样测量误差就会减小。
这部分的技术关键主要有：a、测量的角度与距离要严格按照扫描仪器上所要求的操作规范；b、测量环境，如环境光线的强弱要满足测量要求;c、测量的每一片点云范围要包含尽量多的标记点;d、相临的点云片的重叠部分以30mm为基准即可。
2）扫描一般的三维扫描系统，在测量的过程，点云就可以自动拼接到标记点框架子上了。
也有测量系统要其他的软件进行拼接。
不管采用何种办法拼接，关键是能否保证测量的精度和效率，这是关键。
车身测量完成之后，可以获得asc码、stl码等格式的数据文件，里面包含的就是车身的三维点数据（x、y、z）。
3、车身拆解及测量描绘由于参考样车车身是一个装配总成，要获得所有零部件全面三维信息，必须对样车“进行拆解”，一方面获得每一个零件的全面数据，另一方面取得装配（焊接）工艺过程。
4、测量描绘数据处理1）数据的预处理在车身测量的过程中，由于光线的明暗、辅助工具的的介入、测量仪器的偶然因素、操作者的操作水平等因素，如果采用接触式测量，测量时的震动等都会对测量出来的数据点都可能产生一定的影响，测到的点是错误的，我们可以认为是测量噪声或坏点。
不论采用什么方法测量都会产生坏点，一般是不可能全部避免的，关键是要掌握如何剔除的方法。
A、首先要反复观察被测量的物体与已经测量的点云数据，坏点非常容易断，比如测量车身，有些数据点跑到车身的外面或内部，这就是坏点，必须手工删除或采用软件删除。
如下图：B、软件剔除，比如剔除远离的分散点等，但是有时效果不太好。
C、有时直接观察离散点，因为没有消隐，分辨起来有一定的困难，这时可以将点云进行铺面（做成三角面）渲染，使点云看起来比较像实体，就非常方便消除坏点了。
数据点过滤，在测量的过程中，特别是采用非接触法测量车辆，数据点数量非常庞大。
在做逆向过程中，点云是做参考使用的，因此，有些位置的数据点没有必要太多，比如平面、平坦的曲面等。
在不影响逆向设计的情况下，要将测量的数据点过滤掉一部分。
可以大幅度地减少占用计算机的内存，处理的速度和效率都可以大幅度地提高。
过滤主要采用等半径区域过滤和定弦高方法两种方法。
等半径区域过滤过滤方法主要适合，曲面比较平坦的场合。
定弦高方法主要适合曲面变化比较大的场合，该方法处理的效果是曲面比较平坦的地方，点比较稀疏，曲面变化剧烈的地方，点的数量比较多一些。
通常采用这种方法的时候，仍然要限制相临点之间的距离，以方便以后的操作，过滤之后结果如图2）点云的渲染对点云铺面渲染，点云看起来比较像实体，如下图所示。
这样操作的目的是便于后续在做曲面的时候，容易分析曲面的大小，方便曲面规划设计等。
5、表面曲面光顺处理及制作经过扫描测量并处理后的文件是每一个零件的三维点文件，尚不能做为零件的全面数字化信息，尚存在很多缺陷，必须对其曲面进行光顺处理，使得车身表面达到光滑、顺畅。
6、车身零部件曲线、曲面重建在表面光顺及测量点的基础上，根据原有零件特征，利用基于Bezier、B样条、NURBS曲线、曲面理论设计而编制成的三维曲面建模软件，对零件进行三维设计建模，从而获得每一个零件全面的数字化信息，它可以作为零件加工的依据。
7、三维数学模型虚拟装配与检查不同于正向工程，车身逆向工程中，很多零件可能由很多工程师同时进行曲面三维重新建模，为了保证这些零部件准确无误地表达原参考样车的装配（焊）关系，必须在计算机中对各零部件数学模型进行虚拟装配，以检查协调各部件、零件之间的关系。
五、车身逆向工程中的关键技术1、测量技术非接触式三坐标测量方法，它是利用某种与物体表面发生相互作用的物理现象来获取其三维信息，如声、光、电磁等。
其中应用物理光学原理发展起来的现代三维形状测量方法应用最为广泛，如三角法等由于具有测量过程非接触和测量迅速等优点，越来越受到人们的重视。
1）接触式测量方法2）非接触式测量方法A、激光干涉法激光干涉法是通过测量两束相干光的光程差来计算物体的高度分布，测量精度相当高，但测量范围小，抗干扰能力弱，不适合测量凹凸变化大的复杂曲面。
B、激光衍射法激光衍射法的情况与干涉法基本相同，激光三角法原理是采用激光作为光源，照射到被测物体上，利用CCD（Charge Coupled Device）接受漫射光成像点，根据光源物体表面反射点、成像点之间的三角关系计算出表面反射点的三维坐标。
此方法已经相当成熟，目前已广泛使用。
如果采用线光源，激光扫描测量方法可以达到很高的测量速度。
C、结构光投影测量法结构光投影测量法被认为是目前三维形状测量中最好的方法，它的原理是将具有一定模式的光源，如栅状条投射到物体表面，然后用两个镜头获取不同角度的图像，通过图像处理的方法得到整幅图像上像素的三维坐标，这种方法具有速度快、无需运动平台的优点。
2、车身表面光顺处理在车身逆向工程中由于汽车车身覆盖件（或模型表面）的三坐标测量得到的是庞大的离散点数据，缺乏必要的特征信息，另外往往存在数字化误差，对离散点数据进行表面光顺处理，是逆向工程中重要的工作环节，是决定车身表面质量的好坏重要标准。
