本文關(guān)鍵詞：逆向工程在車身覆蓋件造型方法與檢測(cè)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

碩士學(xué)位論文逆向工程在車身覆蓋件造型方法與檢測(cè)中的應(yīng)用研究簡(jiǎn)正偉2005年4月燕山大學(xué)國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：U463.83國(guó)際圖書分類號(hào)：629工學(xué)碩士學(xué)位論文逆向工程在車身覆蓋件造型方法與檢測(cè)中的應(yīng)用研究碩 士 研 究 生導(dǎo) 師副 導(dǎo) 師申 請(qǐng) 學(xué) 位 級(jí) 別學(xué) 科、專 業(yè)所 在 單 位授 予 學(xué) 位 單 位：：：：：：：簡(jiǎn)正偉孫惠學(xué)教授王連東教授工學(xué)碩士車輛工程車輛與能源學(xué)院燕山大學(xué)Classified Index: U463.83U.D.C.: 629Dissertation for the Master Degree in EngineeringAPPLICATION AND STUDY OFREVERSE ENGINEERING IN THE CARBODY COVERING SCULPTEDMETHOD AND INSPECTIONCandidate:Supervisor:Vice-Supervisor:Academic Degree Applied for:Speciality:University:Jian ZhengweiProf. Sun HuixueProf. Wang LiandongMaster of EngineeringVehicle EngineeringYanshan University摘 要I摘 要由于汽車車身覆蓋件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和檢測(cè)方法效率低、難度大，如何采用有效的方法取代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與檢測(cè)方法，縮短設(shè)計(jì)周期，提高檢測(cè)精度是生產(chǎn)廠急待解決的問題。通過對(duì)逆向工程軟件 Geomagic 的功能和基本原理的分析，本文研究了復(fù)雜曲面實(shí)物逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)逆向工程中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、曲面重構(gòu)和曲面分析方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，總結(jié)了 Geomagic在曲面重構(gòu)和曲面檢測(cè)中的方法、步驟和經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)的車身覆蓋件的逆向造型設(shè)計(jì)和在線檢測(cè)提供了理論和操作技術(shù)保障。本文以逆向工程在車身覆蓋件造型方法中的實(shí)現(xiàn)為宗旨，針對(duì)車身覆蓋件自由曲面在散亂點(diǎn)基礎(chǔ)上重塑問題進(jìn)行了初步研究，并在理論及應(yīng)用中得到了相應(yīng)的結(jié)論和實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)車身覆蓋件應(yīng)用逆向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車身覆蓋件 3D 曲面重構(gòu)，為后續(xù)的 CAD/CAM 及在此基礎(chǔ)上新產(chǎn)品的二次開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。在逆向工程和誤差檢測(cè)理論的基礎(chǔ)上，提出了將逆向工程應(yīng)用于車身覆蓋件的數(shù)字化檢測(cè)方法。將所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)模型，通過建立精確的曲面匹配，在逆向工程檢測(cè)軟件 Geomagic Qualify 中進(jìn)行形位誤差比較，得出檢測(cè)報(bào)告。該方法能夠檢測(cè)出傳統(tǒng)方法難以達(dá)到足夠精度要求的復(fù)雜曲面誤差，對(duì)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的在線檢測(cè)的自動(dòng)化、數(shù)字化具有重要的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 逆向工程；車身覆蓋件；Geomagic；曲面重構(gòu)；曲面匹配；數(shù)字化檢測(cè)燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文IIAbstractBecause of automobile body covering are inefficient and great difficult tothe traditional design and inspecting method. How to use another effectivemethod to replace traditional way and to increase inspecting precision becomesan urgent problem to be solved for manufacturers.

Through analyzing the software “Geomagic” function and fundamental,this paper studies the key technology of complicated surface, described indetail the reverse engineering technology: point data obtaining, surfacereconstruction, surface analysis etc, provides theory and technology foundationfor applying reverse engineering to the model design and inspection of carbody covering.This paper takes the achievement of reverse engineering which applies onthe car body covering model as a goal, carries out research aim at thereconstruction problem of free curved surfaces of body coverings based onscattered points. Through applying reverse design to car body covering, obtains3D curved surface reconstruction of car body covering. this project establishesthe base of further design of successive CAD/CAM systems.On the basis of reverse engineering and error inspection theory, this projectbrings forward digitized inspection method which applies reverse engineeringto car body covering. Through establishing curved surface mating , puttingpoints data and theory model to error comparison and obtains inspect report.This method can inspect sufficient accuracy complicated surface error thattraditional method can’t meet sufficient accuracy requirements. It has importantapplication prospect to carry out the manufactured on-line automation anddigitization.Keywords reverse engineering; car body covering; Geomagic; surfacereconstruction; surface matching; digitized inspection目 錄III目 錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ第 1 章 緒論 11.1 本課題研究的學(xué)術(shù)背景 11.2 車身造型工業(yè)中的逆向工程與檢測(cè)技術(shù) 21.2.1 車身造型工業(yè)中的逆向工程 21.2.2 檢測(cè)技術(shù) 31.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 31.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容 5第 2 章 汽車制造檢測(cè)技術(shù)與“2 mm”工程 62.1 汽車制造檢測(cè)技術(shù) 62.1.1 現(xiàn)代質(zhì)量觀的建立與發(fā)展 62.1.2 檢測(cè)技術(shù)在汽車制造中的作用與地位 82.1.3 測(cè)量誤差和精度評(píng)定 92.2 “2 mm”工程與亞毫米沖壓 112.2.1 “2 mm”工程 112.2.2 亞毫米沖壓 152.3 本章小結(jié) 16第 3 章 逆向工程及其關(guān)鍵技術(shù) 173.1 逆向工程概述 173.1.1 逆向工程的應(yīng)用 193.1.2 逆向工程與技術(shù)引進(jìn) 203.2 數(shù)字化方法與技術(shù) 213.2.1 接觸式數(shù)據(jù)采集方法 223.2.2 非接觸式數(shù)據(jù)采集方法 223.3 測(cè)量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 233.4 逆向工程后處理 243.4.1 點(diǎn)云 243.

4.2 點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)處理 253.4.3 曲面重構(gòu)技術(shù) 293.4.4 曲面光順 383.5 模型精度評(píng)價(jià)及量化指標(biāo) 39燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文IV3.5.1 模型精度評(píng)價(jià)指標(biāo) 403.5.2 曲面品質(zhì)分析方法 403.5.3 精度量化指標(biāo) 413.6 本章小結(jié) 42第 4 章 逆向工程在車身覆蓋件開發(fā)中的研究 434.1 引言 434.1.1 覆蓋件基本概念及其應(yīng)滿足條件 434.1.2 Geomagic Studio 軟件簡(jiǎn)介 444.2 逆向工程在車身覆蓋件開發(fā)中的研究 464.2.1 車身覆蓋件數(shù)據(jù)采集的前期準(zhǔn)備 464.2.2 車身覆蓋件數(shù)據(jù)采集 474.2.3 車身覆蓋件數(shù)據(jù)預(yù)處理 484.2.4 車身覆蓋件點(diǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化 494.2.5 車身覆蓋件的曲面重構(gòu) 494.3 本章小結(jié) 55第 5 章 逆向工程在車身覆蓋件檢測(cè)中的研究 565.1 引言 565.1.1 A 級(jí)曲面介紹 565.1.2 Geomagic Qualify 軟件簡(jiǎn)介 565.2 面輪廓度誤差的檢測(cè) 575.2.1 面輪廓度誤差基本概念 575.2.2 面輪廓度誤差的評(píng)定方法 585.2.3 面輪廓度誤差的檢測(cè) 585.3 車身覆蓋件曲面匹配與誤差檢測(cè)方法研究 605.3.1 曲面匹配方法研究 605.3.2 誤差檢測(cè)方法研究 655.4 本章小結(jié) 72結(jié)論 73參考文獻(xiàn) 74攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果 79致謝 80作者簡(jiǎn)介 81第 1 章 緒論1第 1 章 緒論1.1 本課題研究的學(xué)術(shù)背景隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，利用 CAD/CAM 技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)物的逆向工程和檢測(cè)，已成為 CAD/CAM 領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并成為逆向工程技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容[1]。自改革開放以來，汽車尤其是轎車生產(chǎn)工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，，汽車工業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。雖然國(guó)內(nèi)幾家大汽車廠先后與國(guó)外著名的汽車制造企業(yè)合作生產(chǎn)了許多新型轎車，但我國(guó)汽車工業(yè)還處在發(fā)展的初期階段，在“引進(jìn)－組裝－再引進(jìn)”的汽車生產(chǎn)實(shí)踐中，制造企業(yè)往往缺乏 CAD 模型。無論新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還是新產(chǎn)品仿制，主要是以實(shí)物模型為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的主要依據(jù)，成功地應(yīng)用逆向工程技術(shù)對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，逆向工程技術(shù)在我國(guó)汽車工業(yè)的生產(chǎn)過程的應(yīng)用主要從實(shí)物模型或油

泥模型到基于三坐標(biāo)測(cè)量的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再利用逆向工程軟件得出其 CAD 模型，最后通過 CAD 軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，形成優(yōu)化及系列化的 CAD 模型。只有建立了基于逆向工程的 CAD 模型，才能利用先進(jìn)的CAD/CAM 技術(shù)，進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造和質(zhì)量檢驗(yàn)等后續(xù)生產(chǎn)過程。汽車車身覆蓋件不僅要具有設(shè)計(jì)所規(guī)定的使用功能，而且很大程度上要體現(xiàn)整車的藝術(shù)性和個(gè)性風(fēng)格。車身覆蓋件多是由尺寸大，形狀復(fù)雜的三維曲面構(gòu)成，不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析來表示。它不僅要求外觀質(zhì)量高來滿足汽車造型的要求，而且要求配合精度高和形狀、尺寸的一致性以及互換性好來保證其焊接和裝配質(zhì)量[2]。由于車身覆蓋件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和檢測(cè)具有效率低以及其局限性，因此有效地解決這一問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，本課題正是在這一背景下設(shè)立的。本課題以車身覆蓋件為研究對(duì)象，結(jié)合逆向工程技術(shù)，研究了車身覆燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2蓋件曲面重構(gòu)的幾種方法，特別是以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)罩作為實(shí)例，運(yùn)用基于三角域曲面重構(gòu)方法進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的曲面構(gòu)造，得到高質(zhì)量的 NURBS 曲面。并針對(duì)車身覆蓋件質(zhì)量檢測(cè)存在諸多問題的背景下，提出了將逆向工程應(yīng)用于車身覆蓋件的數(shù)字化檢測(cè)，使用海量檢測(cè)點(diǎn)來提高檢測(cè)精度，將海量檢測(cè)點(diǎn)和三維數(shù)學(xué)模型通過精確匹配，然后進(jìn)行對(duì)比，判斷其是否在公差范圍內(nèi)。1.2 車身造型工業(yè)中的逆向工程與檢測(cè)技術(shù)1.2.1 車身造型工業(yè)中的逆向工程盡管目前計(jì)算機(jī)造型軟件具有越來越逼真的模型上光著色功能，但由于汽車車身外形設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在概念設(shè)計(jì)或工程設(shè)計(jì)過程中還是要做成小比例或全尺寸的立體模型，才能鑒定其外觀。在車身覆蓋件、裝飾部件的設(shè)計(jì)中，當(dāng)前的基本做法是：對(duì)以手工或數(shù)控方法進(jìn)行制作或進(jìn)行局部修改后的車身模型或?qū)嵨飿蛹�，用三坐�?biāo)測(cè)量?jī)x采集其數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后輸入計(jì)算機(jī)，再用逆向造型軟件進(jìn)行曲面構(gòu)造，最后反復(fù)光順后，建立 CAD 模型[3]。隨著逆向工程技術(shù)的迅速發(fā)展，逆向工程在車身造型現(xiàn)在及未來的設(shè)計(jì)方法中占有舉足輕重的地位。將逆向工程運(yùn)用于車身設(shè)計(jì)中不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在的技術(shù)缺陷，而且縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時(shí)逆向工程與快速成型技術(shù)的結(jié)合將使汽車制造業(yè)產(chǎn)生前所未有的本質(zhì)變化。對(duì)此，法國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和日本都投入了大量的人力和物力，先后成功地開發(fā)了實(shí)物掃描測(cè)量、點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄、曲面編輯，然后進(jìn)行加工的復(fù)雜模具快速成型系統(tǒng)。目前，許多汽車制

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