利用的模块化汽车造型设计系统构建方法

万方数据
而本文提出的模块化思想正是基于目前的计算机辅助技术而提出的。

定制产品
开发规划
初步没计技术设计
图１传统汽车设计流程
目前在成熟的汽车制造技术中早已存在对模块化的应用，但是它的具体表现是零／部件厂独立进行配套零／部件的设计、加工，并且与相关零／部件集合成模块或模块化系统，而后送往主机厂进行组装。

这种模块划分方式针对造型设计阶段作用并不明显，对此本文提出一种新的模块化概念，可针对造型设计提供有效的辅助。

２模块化汽车造型设计系统构架及运作流程２．１针对汽车造型设计的模块划分思路
针对上述模块化在设计阶段应用存在空缺的现状，本文提出一种面向造型设计的模块划分思路，即将汽车的型面分解为可由用户修改的特征面（主动变量）和由系统根据特征面的数据计算得到的造型面（从动变量）两大类，特征面组成造型框架，而造型面则完善整体造型。

模块的划分和整体造型的可变动量密切相关，可由用户自行定义模块的分解。

在对市场的典型车型进行归纳分析后，本文以自定义三厢车型为例，采用模块划分方法，说明通过修改单个模块改变车体造型的过程。

如图２、图３所
示，车身上灰色块
面是可以由用户自
由输入参数编辑属
性的模块，它代表
车身造型上的关键
特征，起着覆盖件图２汽车模块划分图（正侧）
框架的作用，它的
几何属性和位置可
以在很大程度上决
定车身造型，而白色
块面代表联结各特
征面的造型面，它的
特点是面的性质单图３汽车模块划分图（后侧）纯，可以由系统根据特征面的数据直接计算生成。

为了适应当前计算机的智能程度，在建造造型面时应尽量遵循以下原则：１）分块曲面形状应是四边面；２）曲面的曲率尽量保持一致，以便提高曲面质量；３）相邻两面的连接关系应尽量简单和可识别。

２．２系统模块的划分及其运作流程
本系统的工作原理是：由用户根据不同设计方案将汽车造型的关键结构定义成主动变量模块，组成造型框架，在系统中用户通过自由编辑框架中的任意模块来调整整体造型，再由计算机计算生成框架之间的造型面，实现在虚拟环境中快速改变整体造型方案，使设计者直观而方便地进行讨论和完善。

针对上述原理，系统包括三大子系统：自定义模块系统、模块库和编辑系统。

其基本关系如图４所示。

模
块
查笪．
模
．。

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自块
辑
定库
系
义—调瓦１
统
图４系统模块基本关系图
自定义模块系统的功能在于：１）由用户自行根据造型方案定义模块划分方式并存储成模板（如“两厢车”）供随时调用；２）将ＣＡＤ场景中的几何体根据用户的意愿定义为车身某造型模块，并可以实现在模块库中添加、删除模块，重组及拆分原有模块等一系列针对模块本身的操作，从而有效地节省系统空间，为定义新车型的模板做储备。

而自定义的模块将被存储在模块库中，用户在使用的时候按照模板名称（如“两厢车”）调取，系统则挑选必要的模块组成模板式整车，之后进入编辑系统中进行单独调整，而模块可修改的内容包括模块自身的几何属性，以及位移、角度等等变量。

－系统运行的具体流程如图５所示。

需要注明的是，由于目前计算机技术的限制，还无法实现各个可编辑模块之间完美的智能联结，所以此系统并非直接生成可用的三维文件，而只是在造型阶段提供直观的模型框架，需要进一步细化编辑。

２．３约束模块的建立
在系统的编辑模块中，用户对于可编辑模块的修改可能会引起相关联的其他模块的联动，在没有条件约束的情况下联动结果是不唯～的。

为解决此问题，本文提出模块约束的概念，并集成于每块可编辑模块的属性中，其原理是首先设定联动时合理的极限位置，再从中做若干等分，用户通过
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立合乎规格的汽车车身模型，如图７所示。

２）选中所有的面片，在自定义面板中将其存储为车型模板（ｔｅｍ．ｐｌｅｔ），在弹出的面板中输入命名：“Ｓａｎｘｉａｎｇｃｈｅ－１”，如图８所示。

图７ＮＵＲＢＳ三厢车模型
图８自定义模块面板
在下一个过程中可以调用模块库中“Ｓａｎｘｉａｎｇｃｈｅ一１”模板，并进行编辑，在从模块库中调取的时候选择“按照自定义模板组合”；在模板名下拉列表中找到“Ｓａｎｘｉａｎｇｃｈｅ一１”，系统会自动将前述模型装载到场景中；将需要定义成可编辑模板的面片选中，在面板中设置成主动变量；将联动的面片选中，在面板中设置为从动变量，点击激活约束后分别进行设置，如图９所示；在“编辑”面板中修改主动变量面片坐标参数及长宽等各项参数。

验证结论：在设计师讨论方案时，本系统可以由参数化和模块化结合的途径快速实现造型上各种改进的切换，方便快捷地让用户得到修改的结果，在修改意见迭代过程中可以节省可观的时间，有利于提高造型设计初期的工作效率。

４结语
综上所述，本文分析了当前汽车设计技术所涉及
图９模块约束面板
到的模块化技术，发现了造型设计方面模块化思想应用的空缺，于是针对现状提出将模块化思想应用到造型中的思路，利用分解造型元素的方法来实现汽车产品外形的模块划分，之后根据用户意愿进行重构，可以给用户节省设计期间方案迭代所浪费的时间。

之后使用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ编程语言在ＮＵＲＢＳ技术的平台ＲＨＩＮＯＣＥＲＯ上建立相应的“模块化汽车造型设计系统”，通过应用实例证明，本系统可以有效提高设计初期的工作效率，更好地辅助设计过程的快速决策。

参考文献：
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作者简介：陈磊，硕士研究生，主要研究计算机辅助工业设计和产品造型设计。

Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｒｈｕｎｚｉ＠１２６．ｃｏｍ
收稿日期：２００８—１０－１８
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