逆向车辆工程技术及其在工业设计中的应用
摘要:随着社会经济的发展,工业技术发展迅速,人们对产品的品质提出了更高的要求,已经不仅仅局限于满足对产品的质量需求,对产品的功能也提出了更高的要求。为了顺应市场的发展趋势,将逆向车辆工程技术应用到工业设计中,能够确保设计出优美形态的产品,给工业的发展提供技术方面的支持。
关键词:逆向车辆工程技术;工业设计;应用
前言:企业要想发展离不开创新,对提高企业的核心竞争力,促进企业的发展具有重要作用。在激烈的市场竞争下,工业技术发展迅速,在较短的时间内取得了迅猛的发展,能够制造出高技术及高质量的工业产品,能够满足市场发展的需求,对促进企业的长盛不衰和持续发展具有重要作用。
一、逆向工程及其应用概述
逆向工程在实际的应用过程中是通过对关键设备进行精准测绘而实现的一种实物模型,要想提升产品的应用效果,需要对CAD模型及其相关的设计意图做好深入的剖析工作,通过运用先进的技术手段,确保产品设计方案的合理性。传统的产品设计过程被我们称之为正向工程,由概念设计、工程图绘制及制造产品等几方面的内容组成。而逆向工程需要对逆向对象进行合理的划分,主要应用在以下几方面:新产品的设计开发中、已有产品的设计中、损坏产品的还原中、复杂产品的提取中、美学工程的设计中及数字化模型的检测中,充分的展现出了逆向工程的重要作用。逆向工程流程为:零件或模型、模型数字化、点云数据处理、曲面重建、模型输出[1]。
二、逆向工程技术实施的硬软件条件
(一)逆向工程技术的硬件条件
为了确保逆向工程设计的合理性,需要充分利用三维数据优势,对设计对象进行数据采集,需要将硬件检测设备作为逆向工程中的核心软件,将激光线结构光扫描、坐标测量法及投影光栅法应用到测量中,主要分为接触式测量及非接触式测量两种测量方法。其中接触式测量通过探头与模型表面进行接触的过程,构建了完善的机械三坐标测量仪,自身具有较高的精度,被测对象表面无需做任何处理,只需要对物体的表面特征进行测量。非接触式测量需要建立在光学的基础上,作为一项现代化的测量技术,实现了信息处理学、电子学及计算机视觉学的有机结合,具有扫描精度高及扫描速度快等特点。
(二)逆向工程技术的软件条件
逆向工程技术能够实现对曲面造型及高级几何的处理,对曲线拟合编辑进行修改及特征识别。在工业设计中,通常将三维建模软件作为逆向设计的主体,能够快速的对覆盖在模型上的曲面块进行构建,具有良好的曲面精度及光滑度,能够快速的实现对曲面的拼接。Alias是工业设计中的重要软件,自身具有正向设计及逆向设计功能。在进行逆向建模时,需要按照合理的流程,做好数据的输入、完善建模的策略,对曲面结构进行深入的分析,更好的完成曲面重构[2]。
三、逆向车辆工程技术在工业设计中的应用
本文以Alias软件作为主要的实践软件,巧妙的将设计工程与艺术科学有机的联系起来应用到逆向车辆工程中。
(一)点云处理
Alias中的点云数据以三角网格的形式存在,主要的处理方式包括以下两方面的内容:第一,减少点云数量,较高的点云数量有助于提升画面的精度,但是需要将点云的数量控制在一定范围内,如果数量过多,会导致Alias软件的应用效率下降。第二,拆分点云,充分展现出产品的对称性特点,通过利用Alias软件,获取整体曲面。
(二)曲面拓扑分析
对产品局部及整体形态进行分析,是逆向曲面重构的重要表现,通过对重构结果进行合理有效的分析,对确保重构曲面的顺利构造具有重要作用。需要明确过渡曲面、基础曲面及倒角之间的关系,确保彼此连接的合理性,合理运用曲面曲率检查来系统的分析拓扑结构曲面。
(三)特征线提取
要想提取Alias特征线,需要依靠截面线来实现,Alias创建了X、Y、Z等三个方向的截面线,三者的方向不同,疏密度也具有一定的差异,通常X、Y、Z由红绿蓝三种颜色构成,三个颜色分别代表三个不同的方向。通常会运用Cross Section Edit来创建点云数据截面线,由于自身的数据量较大,与点云的贴合度较为紧密,因此不能将其作为重构曲面的特征线。因此,要想合理创建截面线,需要充分利用Fit Curve自动拟合工具来实现,对提升曲线的质量具有重要作用。
(四)曲面重构
在对曲面重构进行分析时,需要按照基础面、过渡面的思路开展建模工作,确保曲面与点云之间具有较高的贴合度,对逆向重构曲面的合理、有效建立具有重要作用。同时还应该充分运用特征线来完成曲面拉伸、路径扫描及四边面的基础面构建工作。运用高级建模工具做好混接曲面、倒角作面积及光顺对齐工作,对提升整体设计效果,对提高点云的贴合度及拉动CV点具有重要作用。
(五)数据评估
给下游工程软件的输出与数据有直接联系,为了确保数据的质量,防止工程软件出现少面积破面情况,需要做好数据的处理及评估工作,明确数据在实际使用过程中存在的问题。数据评估内容主要包括:有无重复节点、圆周性、有理性及曲面法向是否统一等方面的内容。
结论:逆向工程技术实现了对现代工业设计理论及设计方法的有效应用,通过对材料科学、测量学及生产工程学等方面的知识进行研究,能够在较短的时间内设计出高质量及高水平的新产品。逆向车辆工程作为一种先进的技术手段,在工业设计中被广泛应用,其应用效果与自身的专业性具有重要的联系。Alias具有正向、逆向等特点,将其应用到工业设计中,有助于提高产品的质量,提升产品的使用效果,
参考文献:
[1]吴凤林,李雄. 逆向工程技术在工业设计实践中的应用[J]. 学园(教育科研),2012,09:60-61.
[2]吕元颖. 逆向工程技术在轨道交通车辆造型设计中的应用[J]. 装备机械,2013,02:20-24.
作者簡介:
韩博宇(1989-)男,辽宁凌源人,本科,研究方向:车辆工程。
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