分析汽車(chē)行業(yè)中逆向工程的汽車(chē)儀表板開(kāi)發(fā)

王亞振++劉曉鋒

摘 要：作為汽車(chē)內(nèi)飾當(dāng)中最為重要的構(gòu)成部分，儀表板上集中了各種儀表與信號(hào)、操作開(kāi)關(guān)，汽車(chē)所有操作控制和顯示都集中在儀表板上。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)優(yōu)良的儀表板能夠在其行駛過(guò)程中為其提供各種內(nèi)部信息，讓駕駛變得更加方便、安全。同時(shí)，儀表板在一定程度上也能夠體現(xiàn)出一輛車(chē)的風(fēng)格和個(gè)性特點(diǎn)，更是衡量?jī)x表板制作廠(chǎng)家技術(shù)與工藝水平以及藝術(shù)風(fēng)格的重要指標(biāo)。為此，本文就基于逆向工程的汽車(chē)儀表板開(kāi)發(fā)問(wèn)題展開(kāi)了分析。

關(guān)鍵詞：逆向工程；汽車(chē)儀表板；開(kāi)發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào)： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）11-186-2

0 引言

作為構(gòu) 成汽車(chē)的重要零部件，汽車(chē)儀表板呈現(xiàn)出的外表面較為復(fù)雜，不但產(chǎn)品的更新速度很快，對(duì)儀表板表面的質(zhì)量也有著很高的要求。為此，如何在提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的同時(shí)使儀表板表面質(zhì)量得到有效保障成為了實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。此種情況下，通過(guò)對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析、研究，進(jìn)而推導(dǎo)出該產(chǎn)品處理流程和功能特性以及技術(shù)規(guī)格、組織結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)要素的逆向工程技術(shù)被逐漸應(yīng)用到汽車(chē)儀表板新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)當(dāng)中。下面就逆向工程的汽車(chē)儀表板開(kāi)發(fā)做進(jìn)一步分析。

1 汽車(chē)儀表板設(shè)計(jì)方法和路線(xiàn)

早期的儀表板設(shè)計(jì)較為側(cè)重于功能，所以，在造型設(shè)計(jì)上較為規(guī)則和簡(jiǎn)陋，缺少美觀性。但是隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，人們?cè)谧⒅匦阅艿耐瑫r(shí)，越來(lái)越看重外觀，也就是汽車(chē)儀表板造型的美觀。同時(shí)，對(duì)儀表板表面的質(zhì)量要求也從原本的B級(jí)上升到現(xiàn)在的A級(jí)[1]。

從儀表板的造型設(shè)計(jì)來(lái)看，最開(kāi)始的時(shí)候要像整個(gè)車(chē)輛設(shè)計(jì)那樣確立一個(gè)初始布置方案，然后經(jīng)由造型師在參照最初車(chē)輛總體布置中輪廓的大致尺寸分別制作出二維的效果圖與三維的油泥模型。

2 儀表板逆向設(shè)計(jì)

2.1 前期的準(zhǔn)備

第一，剖析產(chǎn)品，將其結(jié)構(gòu)的主要特征、整體設(shè)計(jì)思路以及建模順序確定下來(lái)。在儀表板結(jié)構(gòu)主要特征的確定過(guò)程中需要對(duì)配合面和產(chǎn)品外形輪廓特征這樣的基本特征同諸如面和面之間過(guò)渡、凹腔、凸臺(tái)以及倒圓角這類(lèi)的構(gòu)造特征有明確區(qū)分，在此基礎(chǔ)上以基本特征為著手點(diǎn)生成儀表板模型的基本形狀，在此過(guò)程中要保證重點(diǎn)。當(dāng)基本形狀生成之后，再繼續(xù)進(jìn)行諸如過(guò)渡面以及凹腔、凸臺(tái)、筋條和孔等細(xì)節(jié)部位的設(shè)計(jì)。

第二，把儀表板設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵守的指導(dǎo)原則確定下來(lái)。對(duì)于汽車(chē)的整體來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)零部件都是不可或缺的重要構(gòu)成部分，因?yàn)橛兴鼈兊拇嬖诓艠?gòu)成了一個(gè)有機(jī)整體。所以，在正式重構(gòu)儀表板曲面之前首要考慮的問(wèn)題就是在整車(chē)裝配上其與其他零部件間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，也就是說(shuō)，應(yīng)給那些在裝配著中具有重要作用的部位或是邊界位置設(shè)立一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.2 數(shù)據(jù)的獲取

要想獲得完善的數(shù)據(jù)，就需要使用ATOS進(jìn)行掃描，然后把得到的數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)的軟件當(dāng)中，使用的格式是*.asc以及*.stl，所輸入的軟件一定要是Imageware的軟件當(dāng)中。下附測(cè)量點(diǎn)云圖示圖1：

2.3 數(shù)據(jù)的預(yù)處理方式

因?yàn)槠?chē)的儀表板中，所擁有的油泥在尺寸方面比較大，并且所呈現(xiàn)的形狀也非常復(fù)雜，這樣只有經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)的掃描并且配合著TRITOP相機(jī)的數(shù)碼系統(tǒng)。但是此種相機(jī)會(huì)拍攝到多種參考點(diǎn)的作標(biāo)位置，因此可以對(duì)這些坐標(biāo)點(diǎn)和各種云間點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系和對(duì)應(yīng)，然后在對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)上讓ATOS系統(tǒng)中自己所帶領(lǐng)的軟件實(shí)現(xiàn)各個(gè)云點(diǎn)之間的融合和拼湊。結(jié)束這些工作以后還需要在Imageware軟件當(dāng)中進(jìn)行噪聲點(diǎn)的刪除項(xiàng)目，最后使用等距離的方法對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行精簡(jiǎn)，并且把點(diǎn)云放在汽車(chē)裝拼中的指定位置上，以此確定產(chǎn)品所出模的方向。

2.4 曲面的重構(gòu)

在利用逆向工程重構(gòu)曲面的時(shí)候，要以面在儀表板產(chǎn)品上的重要程度為依據(jù)規(guī)劃好構(gòu)建順序，通常來(lái)說(shuō)，構(gòu)建的順序?yàn)榛A(chǔ)面、大一點(diǎn)的過(guò)渡曲面、細(xì)微特征與圓角特征[3]。構(gòu)建順序的不同會(huì)對(duì)整個(gè)模型重構(gòu)時(shí)間以及儀表板外表面最終的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。曲面的生成方法有兩種，分別是由曲線(xiàn)生成的曲面和由點(diǎn)云直線(xiàn)生成的曲面；曲面重構(gòu)的步驟有如下幾步：一是曲面的分塊；二是創(chuàng)建基礎(chǔ)面；三是創(chuàng)建過(guò)渡面；四是分析、檢查曲面；五是完善模型。

若最開(kāi)始的數(shù)據(jù)分塊分得好，在點(diǎn)云基礎(chǔ)上擬合曲面的方法就會(huì)很快速和直接，而且曲面生成過(guò)程中曲面的光順性以及其與點(diǎn)云之間的誤差都能夠得到有效控制。但此種方法的缺點(diǎn)是曲面的調(diào)整需要從低控制點(diǎn)分布的3×3調(diào)整到高階的n×n，其中n的值一般不會(huì)超過(guò)10，以致這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗大量的時(shí)間成本。對(duì)于利用曲線(xiàn)生成曲面的方法來(lái)說(shuō)，其關(guān)鍵點(diǎn)在與架構(gòu)線(xiàn)要生成良好，若有了好的架構(gòu)線(xiàn)，即使沒(méi)有點(diǎn)云做支撐，也完全可以通過(guò)這些架構(gòu)線(xiàn)做成曲面，并能夠使精度要求得到滿(mǎn)足。

2.5 曲面的檢查

當(dāng)曲面創(chuàng)建完成之后，還需要對(duì)其做誤差分析以及光順性與連續(xù)性的檢查，其中誤差的分析在曲面創(chuàng)建的過(guò)程當(dāng)中就完成了，所以，只需要進(jìn)行光順性與連續(xù)性檢查以及觸摸方向的檢測(cè)即可。下面具體介紹下光順性檢查與連續(xù)性檢查：

①光順性檢查。若一條曲線(xiàn)曲率半徑圖連續(xù)，各部分都是單調(diào)段，那么就可以稱(chēng)其是光順的。在分析曲面光順性時(shí)主要從以下幾方面入手：一是精度要求；二是與曲率方向盡量保持一直；三是曲率比即將要做的圓角過(guò)渡半徑值大。

②連續(xù)性檢查。曲面間光順的連接有兩種，分別為整邊連接、部分連接，對(duì)兩曲面連續(xù)性做局部調(diào)整時(shí)，可對(duì)正切比例的因子進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.6 三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

當(dāng)重構(gòu)完表面模型以后，就能夠開(kāi)始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。汽車(chē)當(dāng)中儀表板本體是由骨架與發(fā)泡部分構(gòu)成的。通常發(fā)泡層的實(shí)際厚度約7毫米，能夠使基礎(chǔ)面向里便宜，使發(fā)泡層的厚度增加，之后再進(jìn)行過(guò)渡面的添加，形成表面，最后對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行封閉處理，并把曲面模型變成實(shí)體模型[4]。其中，骨架可以使用鋼骨架的形式來(lái)構(gòu)成，通常實(shí)際厚度為1毫米左右，并且還要在其上布設(shè)相應(yīng)的工藝孔，使得發(fā)泡層可以順利進(jìn)行流通。同時(shí)骨架的設(shè)計(jì)不僅滿(mǎn)足實(shí)際裝配需要，還要具備一定的剛度，有效確保儀表板不會(huì)出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。下附產(chǎn)品骨架圖示（圖2）：

3 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)儀表板的造型以及表面展現(xiàn)出來(lái)的質(zhì)量將會(huì)對(duì)車(chē)輛整體的美感與性能以及產(chǎn)品銷(xiāo)售量造成直接影響。在汽車(chē)儀表板的開(kāi)發(fā)當(dāng)中逆向工程已經(jīng)成為了主流形式，它的應(yīng)用不但有效縮短了儀表板的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)周期，還使得儀表板的造型、質(zhì)量得到了優(yōu)化，同時(shí)，降低了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和成本，大大提升了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 汪洪清.汽車(chē)儀表板手套箱開(kāi)發(fā)研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2015（3）：52-55.

[2] 侯桂芳.汽車(chē)儀表板的模塊化設(shè)計(jì)[J].專(zhuān)用車(chē)與零部件，2015（8）：71-72.

[3] 宮文峰，黃美發(fā).逆向工程技術(shù)的應(yīng)用與研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（1）：110-112.

[4] 陳志鴻，房海蓉，方躍法等.基于逆向工程的自由曲面涂層加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50（9）：142-147.