基于Imageware和UG的某轿车车身侧围逆向设计研究

赵建宁，刘卓凡，沈明辉

（长安大学，陕西 西安 710064）

基于Imageware和UG的某轿车车身侧围逆向设计研究

赵建宁，刘卓凡，沈明辉

（长安大学，陕西 西安 710064）

通过测量某实物轿车，得到车身点云图。应用Imageware的点云处理功能和UG的曲面造型方法，提出了利用逆向设计来快速构建侧围模型的方法。本文对用逆向工程方法进行车身建模进行了初步探讨，并最终建立了侧围的模型，得到了逆向工程的一般步骤和建模技巧，为其他车型的逆向设计提供了参考。

Imageware；UG；车身侧围；逆向设计

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-69-02

引言

逆向设计是国内近年来应用广泛的一种设计方法。它指的是从汽车实物上采取大量的三维坐标点，从而得到点云图，再应用CAD、CAE软件建立可靠的空间几何模型。具有周期快，成本低，且可获得先进车型的优点。

车身侧围对汽车的造型有很大的影响。本文以某轿车侧围逆向建模为实例，应用Imageware的点云处理功能和UG的曲面造型方法，探讨了逆向工程的基本思路和一般步骤，建立了完整的侧围模型。为更好地完善和实施逆向设计的方法提供了有效地参考。

1、ATOS扫描仪测量某轿车车身，获得点云图

首先将某轿车车身骨架置于一个受外界光线影响小的房间里。为保证扫描仪2CCD传感器测量数据的质量，测量前应在车身表面喷上粉状白色显像剂。为保证测量系统准确定位，应在车身表面放置和标记足够的参考点和编码点，还需摆放一杆标尺。

用数码相机拍照，要求前几幅照片要摄入标尺，以后的

各幅要求相互间至少有5个编码参考点同时被摄入。将照片导入到TRITOP系统中，确定出所有参考点和编码点的空间位置。最后用ATOS扫描仪扫描，每测量一次，测得的视图会根据TRITOP中的参考点，自动拼合到同一坐标系下。最终得到的扫描图如图1。

2、Imageware进行点云优化处理

将整个车身点云图导入到Imageware中。首先将车身坐标系和系统坐标系对齐，即对标。车身坐标系确定方法为：根据车身上的特征点（最好是对称件上的圆心），找到对称面，此为y0面，然后以轿车的底板较大的面为z0面，过前轴与z0面垂直的面为x0面。为保证建模进行对称操作后车身光顺，必须反复验证确定的车身坐标系位置是否准确。

本文只进行侧围的逆向设计，利用Imageware的剪切功能将多余的点云切除，得到所需的侧围点云图，将文件保存为.stl格式。

3、某轿车侧围完整模型的建立

3.1 导入点云，划分网格

在UG中新建.prt格式文件，导入侧围点云的.stl文件，用“分析—形状—截面”命令进行网格划分。得到划分网格后的图2如下。

3.2 曲面重构

轿车侧围可分为两块：侧围外板和门框外板。制造中分别将这两块进行一次冲压成型，然后进行焊接。

以门框外板的逆向建模为例。具体操作是先构建B柱外板曲面，然后依次是A柱、C柱、上边梁、门槛梁的曲面；再将曲面拼接起来，即过渡小面的构建。最后进行挖孔等细节处理。

首先进行基础大曲面的构建，用“四点曲面”命令构建1、2、3三个曲面，用“X成型”对曲面划分网格，调整此网格，使其与图2中划分的点云网格贴合，直至任意处误差不大于0.5mm。如图3。

其次，大曲面拟合完毕后，进行过渡面的构建，用“匹配”、“通过曲线组”、“样式圆角”等命令均可使面与面达到G2连续，完成后用高亮线法即斑马线法进行光顺性的检查。

最后进行挖孔处理。得到的门框外板模型如图4。

对于侧围外板的逆向建模，将侧围外板细分为前后翼子板、上边梁外板、门槛梁外板等曲面，以同样的方法进行构建，最后把各曲面进行G2连续的拼接，得到侧围外板。

侧围外板与门框外板配合，会存在间隙。经缝合，即可得到完整的轿车侧围模型。最后将文件另存为cewei.prt。模型如图5。

4、结语

通过ATOS扫描仪准确快速地测量到车身三维数据，然后基于Imageware和UG进行逆向设计快速地得到了完整的某轿车侧围模型。另外还得出，在建模时结合车身制造工艺并提前构思好曲面构建方法，可以提高建模速度和质量。本文关于某车身侧围的设计实例也为其他车型的逆向设计提供了参考。

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[4] 田波.曲面拼接及其在车身外形设计中的应用[D]．株洲：湖南工业大学，2008.

Reverse design of a car body side based on Imageware and UG

Zhao Jianning, Liu Zhuofan, Shen Minghui
(Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064)

By measuring a certain car, the body point cloud was got. Applying Imageware’s point cloud processing function and UG’s surface modeling method, an approach of quickly building a side panel model in the way of reverse was proposed. In this paper, the body modeling procedure in reverse engineering was discussed, and the eventual side panel model was got. Some general steps of reverse engineering and modeling techniques were got which can provide a reference for the reverse design of other vehicle models.

Imageware; UG; auto side panel; reverse design

U462.1

A

1671-7988(2014)08-69-02

赵建宁，硕士研究生，就读于长安大学汽车学院。