车内的空气质量检测与净化系统设计研究

（郑州日产汽车有限公司 450000)

现代的产品更替迅速，市场的需求也在不断变化。因此在汽车生产制造中，采用逆向工程技术既能使汽车的车身更加美观，又能保证汽车的整体性能更加完善。汽车车身的正向设计已经无法满足现代制造的需求，传统的设计是先将车身设计成型，然后再制作汽车模型。这样的设计方案在实际的制造过程中容易出现差错，在查找错误时也缺少准确的依据。因此就需要运用新型的车身设计技术，逆向工程技术的应用能够有效避免在制造过程中出现的差错。

1 逆向工程的概念与汽车车身设计的特点

1.1 逆向工程的概念

在汽车、航空等常见的工业生产中，工程设计师的目标是能够运用高端技术生产出高质量的产品。这些产品的外表要美观，小部件的精细度较高，内部构造也很复杂，一般的CAD软件是很难实现这些要求的。所以设计师要采用特定的方法才能将其表达出来。在实际生产时，设计师将已经制作完成的设计模型或者修改完善后的样品作为最初设计的原型，然后采用特定的方式将原型转换成CAD模型，这样能够为计算机后续工作带来很多便利[1]。使用先进的计算机技术，能够快速的将原型模具制作出来，还能够有效管理原型模具的生产数据，将模具的管理简单化。这种在模具实物中制成数据模型的方式，在现代的发展中已经逐渐形成CAD系统中较为特殊的存在，在表现形式上具有一定的独立性。

1.2 汽车车身逆向工程设计的特点

逆向工程是新型的汽车车身设计方法，设计理念是采用计算机技术，将汽车车身的模型转变成数据几何的表现形式，简单的说就是将实物转换成三维数据模型。设计师通过对数据的修改，来实现对汽车车身的改造，最终完成汽车车身的整体设计。在汽车车身的重组设计中，逆向工程应用的效果十分明显，与传统的正向设计相比其特点尤为突出，其中实物反向与软件反向及影响反向这3种特点效果最佳[2]。

实物反向能够对汽车车身的整体与小部件进行检测，由此得到车身设计的数据，以至于能够达到功能反向与结构反向，从而使车身的设计更加流畅。而软件反向指的并不是电脑软件，而是指车身的设计图纸与质量保证书等软件。车身设计中的影响反向是根据视频与图片进行设计，不采用软件技术[3]。

2 汽车车身逆向工程设计的关键技术应用

2.1 数据采集技术

数据采集又被称为模型数字化，主要是采用激光扫描仪进行三维测量，进而得到坐标数据信息。数据采集是逆向工程设计的前提，只有将数据收集工作做好，才能为后续工作打下基础。汽车车身在测量时，根据测量的车头模型与车身的接触程度分为2种：一种是接触式测量，在测量时主要采用的技术为三坐标测量机，使用这种设备对车身模型进行测量，其优点是测量的精确度高，不足之处是测量数据的效率比较低[4]；另一种是非接触式测量，其中包含激光测量与结构光测量，其优缺点与接触式测量正好相反，测量的效率高但精确度较低。在进行车身测量时，第一步是要将汽车车身的坐标系确定下来，一般情况下是将汽车的前轴中心为原点，并以原点为标准，向右作为纵轴，向上作为竖轴，向后为横轴。建立坐标系的目的是为了使车身测量结果更加准确，加快测量的速度，并为信息数据分析提供便利。

2.2 车身测量数据的处理技术

由于测量数据量大，在数据处理时可分为以下5个方面进行。

（1）对测量数据的重新定位。逆向工程的设计需要使用大量的数据作为基础，需要工程设计师对车身数据进行反复的测量，建立一个车身坐标系并不能准确的将车身情况表达出来，需要以不同的原点建立多个坐标系。通过不同的坐标系进行测量，从而保证数据信息具有一定的准确性。最后设计师将测量的数据进行汇总，总结出一套准确的数据。

（2）噪声去除。噪声点是指在测量车身数据时，能够对数据信息的准确性造成影响的因素。噪声点的存在会直接影响车身曲面结构设计，从而造成设计的模型与实物不相符的现象，所以要重视噪声点的去除工作。现如今有许多先进的去噪声点技术，比如人工删除噪声点、均值滤波及高斯滤波等都是较为常见的方法。

（3）将测量数据精简化。由于逆向工程的设计需要以大量的数据为基础，因此需要对车身的数据进行不断的测量，但反复的测量数据会造成信息重复，从而导致车身的曲面设计质量降低。这时就需要工程设计师对数据进行汇总，将没有实际意义的数据舍弃，保留有用的信息数据。可以采用随机抽样、等量缩减等方法。

（4）数据插补。能够充分将周围的信息插补到坐标位置的方式就是数据插补。这种方法能够使汽车模型在测量数据时获得最多的信息，逆向工程最常用的插补方法就是实物填充法。

（5）对测量的数据进行分割。在数据分割时，需要进行实践论证与仔细推算，将同种类型的数据进行整合，为接下来的曲面构建提供数据基础。对构建曲面模型的数据进行分割时，可以使用多种方法将各部分数据结合到一起。

2.3 车身模型的测量技术

首先是确定车身Mark点，车身Mark点的实质是对点云片拼接测量时所用的定位点。一般在贴车身Mark点时，常用的方法就是结构光照相法。采用照相法的关键就是拼接技术，使用特定的显像剂。在实际操作中，将显像剂均匀的喷在汽车的表面，然后在车身上贴Mark点。贴点范围是根据三维扫描结果而定的，应在车身标有4个点，这4个点不能过于集中，其目的是为了确保在点云片拼接时将拼接的误差减小。由于贴点直接影响到车身的测量结果，所以尽量保证在贴Mark点时要准确无误，从而为后续的测量工作减少时间，提高工作效率。

然后是对车身Mark点的测量。贴点的测量直接影响车身测量数据的准确性，因此在测量方法上，要采用精确度高的相对贴点进行测量。在实际测量时，还需要在车身安放一些测量的杆件，为三维扫描图像提供准确性。最后对车身的曲面片进行测量，主要使用三维扫描仪器，对车身Mark点进行测量。在进行曲面片测量时，对测量的顺序没有太严格的标准。在实际的测量时，要保证测量的每个点云片上都包含至少3个点，标记的点数与拼接的精确度成正比。因此在进行拼接的时候，要将标记点与测量完毕的点进行校对，如果2次测量在同一点上就会发生误差。

3 逆向工程技术的未来与可持续发展

汽车车身逆向工程的设计技术在不断的发展，平面设计技术也在进步。为了使车身的美观程度能够在视觉上给人们美好的体验，就需要将车身的设计进行立体的转换，实现向三维立体空间的变化。结合现代的先进技术，将逆向工程技术进一步提升，使汽车制造业向着可持续发展的方向前进。

逆向工程应用在汽车车身的制造中，能够节约设计的成本，采用CAD技术使车身的测量速度加快，有效提高测量数据的准确程度。同时采用逆向工程技术能够使车身的设计变得简单化，减少测量过程中的误差，能够提高汽车制造的生产效率，保证汽车产品的质量。因此，只有不断的加强对逆向工程技术的研究，才能使我国的汽车制造业具有一定的市场地位。

4 结束语

在追寻完美的汽车车身设计的同时，要想保证汽车制造的质量，就需要相关设计人员熟练掌握逆向工程技术。汽车车身设计只有不断的进行创新，才能使汽车制造业的发展加快步伐，最终为汽车制造带来最大的经济效益。逆向工程是一项综合性的技术，能够有效缩短汽车制造的生产周期，提高汽车制造的生产效率。因此只有不断强化逆向工程技术，才能使汽车制造业的发展更加长远。

【参考文献】

[1]宁艳梅.汽车车身逆向工程设计关键技术及应用[J].科学大众(科学教育),2016(03)：183+50.

[2]文令强.汽车车身逆向工程设计关键技术及应用研究[J].中国包装工业,2014(20)：12+14.

[3]张瑞乾,孙平.汽车车身逆向工程设计关键技术及应用[J].CAD/CAM与制造业信息化,2011(06)：83-86.

[4]彭燕军,王霜,彭小欧.UG、Imageware在逆向工程三维模型重构中的应用研究[J].机械设计与制造,2011(05)：85-87.