天人车身重型汽车车头逆向工程方案

    一、天人车身制造有限公司有限责任公司重型汽车车头逆向工程项目情况

    天人车身制造有限公司有限责任公司重型汽车车头逆向工程是天人集团2004年新品开发的一个重要项目，其主要内容以现有的车头模型和产品，完成整个车头的数据电子化，为产品的模具、检具、工艺过程等方面提供准确的设计和生产依据，以保证生产和装配质量，同时并通过此项目，使其公司的在新产品开发过程中逐步熟悉、了解、掌握逆向工程的设计思路和开发手段，为公司今后新产品开发提供更强、更高的设计能力和设计手段。

    二、逆向工程基本原理和方案介绍

    逆向工程基本原理

    在计算机技术飞速发展的今天，三维的几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及工模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。我们从上游厂商接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但是，由于各种原因，我们所面对的可能并非CAD的模型，而是实实在在的实物样件，有时，甚至可能连一张可以参考的图纸也不存在，这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍，我们必须通过各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物（产品原型或油泥模型）转化为计算机上的三维数字模型，在CAID与CAD领域，这就是所谓的逆向工程 (Reverse Engineering)。

    在逆向工程项目中，一般都采用EDS公司Imageware和Unigraphics 软件系统进行总体和细节的全面设计。

图1 逆向工程的主要流程

    上图为从数据输入至逆向工程及CAD/CAM软件，通过逆向工程及CAD/CAM软件进行造型设计的系统流程图。主要就包括大过程：逆向反求和模型设计。

    （1） 逆向反求

    输入三坐标测量机或光学扫描系统对车头样件或油泥模型测量所得的数据，进入Imageware功能模块，使之转换为polymesh。所输入的数据格式可以是CMM点位文件，也可以是IGES文件等各种格式。

    进入Imageware的PolyEdit，对polymesh进行定位、细化，包括对空洞的修复，对polymesh的光 顺，去除多余的不必要的数据，使polymesh能适用于后续的工作。
进入Imageware的PolySurface，创建出曲线，NURBS曲面，并将最终的NURBS曲面与原始测量 数据进行对比评估，生成误差云图。

    通过Imageware逆向反求，得到的数据主要分两类：样件或油泥模型的网格曲线，样件零件或油泥模型的NURBS曲面模型数据。以上这些数据，需输入后续功能模块进行处理。

图2 逆向反求过程

    （2） 样件的详细设计

    通过逆向工程软件获得的数据主要是线框、曲面模型，为了得到车头的电子样机，还需对这些数据进行处理，最后生成车头的相关的零件。在这部分，主要包括车头的外观设计，零部件的详细设计，以及虚拟装配，得到车头的电子样机。

    在外观设计阶段，主要工作是输入由逆向工程软件生成的几何数据，进入UG软件的曲面功能模块，利用UG软件丰富的曲面创建、评估、编辑功能，生成符合外观设计要求的A级曲面模型，并利用UG/Design for Studio的功能，对模型赋予合适的材质、光源等特性，在计算机上完成车头的 外观评估。

    在产品详细设计阶段，充分利用UG软件的复合建模功能，以外观曲面模型为基础，生成车头各零件的三维模型，并可利用UG软件提供的工程分析功能，对这些实体零件进行工程分析，以保证设计出符合工程需求的产品。

    在虚拟装配阶段，将UG软件设计完成的车头零部件，在计算机上进行虚拟装配，并利用UG软件装配中的干涉检查等各种功能，完成车头的电子样机。

    以上这些工作都是在UG这一CAD/CAE/CAM集成环境下，采用并行工程的方法完成的，其输出结果是车头的整车电子样机。

图3 样件的详细设计过程