车身设计创新与逆向工程

车身设计创新与逆向工程

发表时间：2017-12-13T09:24:18.280Z 来源：《科技中国》2017年8期作者：文盼达明山刘伟杨希[导读] 摘要：汽车作为现代文明的一个重要标志,经常体现出一个国家的高新技术实力。同时也在国民经济中占据重要的地位。而我国由于历史原因与工业基础水平方面的限制，汽车的研发能力与发达国家还是具有很大的差距。

摘要：汽车作为现代文明的一个重要标志,经常体现出一个国家的高新技术实力。同时也在国民经济中占据重要的地位。而我国由于历史原因与工业基础水平方面的限制，汽车的研发能力与发达国家还是具有很大的差距。而逆向工程则是我们提升自我能力的一个重要举措。文章以车身设计与创新为视角，体现逆向工程技术在汽车工业重要性与优势，并对我国自主研发给予参考。

关键词：逆向工程汽车设计与创新

一、逆向工程概念

逆向工程又名反向工程，英文名Reverse Engineering。起初是用来精密测量与质量检验，后来逐渐发展为将他人已经成熟的产品设计技术再现，也就是对一件产品通过反向的分析与研究。得到该产品组织结构、技术规格、重要参数等设计要素。然后依靠自身的理解做出功能基本相同，但却完全不一样的产品。因此有时也会让人们感觉逆向工程会对知识产权产生严重的伤害。但其实我们可以利用逆向工程来维护知识产权。

二、逆向工程的应用与发展

逆向工程主要用于外形的设计，很多产品的外形十分复杂，比如艺术造型，人体、动植物外形以及汽车外壳等的三维空间。这些产品的外形在三维软件中很难直接正向创建。一般都是用粘土、泡沫、塑料等制作初始的外形，然后再用逆向工程将其变为三维空间模型。这对于我国目前的汽车设计制造是十分有帮助的。目前，我国的技术水平普遍与发达国家有一定的差距，而汽车方面更加突出。利用逆向技术我们借鉴国外先进成熟产品，然后提升创新得到属于我们自己的知识产权的产品。这有利于我们节省费用，缩短研发周期，提高产品竞争力和减少风险。而未来在经济全球化的形式下竞争加剧，我们想要获得发展，逆向工程还将继续作为一个主要手段。

三、逆向工程的设计与创新

进行逆向工程需要一个好的软件支持，目前最为常见的就是CATIA，UG，Pro/E等一些外国软件。逆向工程的设计有两个主要的方面:一是产品外形的数字数据采集，二是曲面重建工作以及光顺处理。产品外形的表面数据测量大体可分接触式与非接触式两种。这两种方式各有优缺点，不过他们的结合可以增加准确率。而如何运用这两种方式下的各种方法，就要我们依靠自己的经验。大的方向就是运用多种测量方式进行互补，充分考虑各种材质的要求，增加信息量，获得较高的准确度。曲面重建工作是整个逆向工程中最为重要的一点，也是工作量最大的。本文就以CATIA为例介绍如何重建曲面。首先我们需要用到是DSE （Digitized Shape Editor）模块,在这个模块中我们的主要工作就是点云数据的处理，由于设备、测量方法等原因。我们的车身点云一般都需要进行一些分析和处理。比如点云的数据过多产生干扰，我们就需要将点云进行过滤，调整到合适的数量。对于一些重要的特征点或面，我们要进行保护，避免在以后的操作中产生错误。对于一些不要的点，我们也要进行适当的删除。进行网格化时，我们要合理设置参数，不要因为破洞而不顾整体。对于破洞我们可以进行一些修复。完成点云处理后，就可以进入创成式外形设计模块和QSR（Quick Surface Reconstruction)模块进行曲面的创作。当然我们也还可以使用FreeStyle模块。不过这就涉及到一个参数化的问题了，FreeStyle是自由曲面设计，会产生一些无参的曲面，这就对以后的整体修改产生问题。在QSR中我们一般用3D曲线命令创建空间曲线。在创成式外形设计模块的曲面工具条中我们常用的是扫掠命令，在这个命令中，我们可以根据得到的空间曲线，按照条件创建出不同的曲面，然后根据结果选择最合适的一个。还需注意的是命令中各个条件的要求和各条曲线的位置，这对于我们快速创建是很有帮助的。当我们初步完成整个点云的覆盖后，就要对一些重要的有客观联系的元素进行更加精准的定位。特别是一些安装部位，一定要达到要求。最后就是整个的分析，如果前面技术到位后面自然好办。否则修改就是一件很费功夫的事。逆向工程在有时会被认为是复制工程，这虽然不是很准确，但也有一定的道理。因为逆向工程要做的就是将别人的产品技术再现。而如果我们不能吸收创新就会变成复制。不但不能达到提升自己的目的，反而产生极大的麻烦。所以创新才是逆向真正的作用。具体如何进行车身创新需要依照情况而定。而对于实现创新的目的，CATIA有两个非常好的特点：一是树状图，二是参数化设计。树状图让我们设计时，在对整体的把握方面有着无与伦比的优势。我们可以在树状图上将整体分成多块，甚至具体到每一个面。需要修改时直接进行，不必去过多考虑其他。参数化设计可以让我们很好的把握整体的修改。当我们修改一个参数时，就可以对整体进行修改，这就大大节约了时间，还可以看到整体的改变。更加重要的是我们可以将一些科学的数据带入进去，让其符合空气动力学等。当然其他的一些软件也各有自身的优势。

四、总结

逆向工程作为一种新的制造手段出现，为制造业提供了一个高效的产品开发方案。在各种产品的开发与检验中得到广泛的应用，而在车身设计方面更是有着独特的优势。事实也证明，在如今这种产品外形多元化的时代，逆向工程已经在整个制造业具有重要的地位。逆向工程作为一种具有创造性与综合性的系统工程。我们要合理利用这项技术，使我们的企业快速成长增加竞争力，让它成为我国汽车设计领域快速赶超发达国家的有效途径。

参考文献：

[1]胡世杰.逆向工程技术在汽车工业模具设计中的应用[J].工具技术，2011,09（05）：71-73.

[2]谢龙汉，单岩编著.CATIA V5逆向造型设计[M].龙门：科学出版社，2008，7.

[3]姚楠。车身设计中逆向工程技术应用研究[D].武汉理工大学，2007.