淺談逆向設(shè)計理念在汽車設(shè)計中的應(yīng)用和分析

王莉庭

（昆明理工大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院，云南 昆明 650500）

在國內(nèi)激烈的汽車市場中，逆向設(shè)計在汽車設(shè)計中顯得尤為重要，它可以縮短研發(fā)周期、提高效率，讓汽車企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)穩(wěn)固地位。同時，也可以消化、轉(zhuǎn)化先進(jìn)技術(shù)。所以，逆向設(shè)計是可以迅速提升我國汽車車身研發(fā)水平的重要手段之一。對此汽車公司應(yīng)該采用逆向設(shè)計，做到消化、吸收、改進(jìn)、創(chuàng)新，縮短與世界水平之間的差距，從而逐步培養(yǎng)自己的自主研發(fā)能力。

一、逆向設(shè)計

（一）逆向設(shè)計概念

逆向設(shè)計又稱反求設(shè)計，它是在僅有產(chǎn)品的模型或?qū)嵨锬Ｐ偷臅r候，通過測量得到一定的數(shù)據(jù)，從而建立起數(shù)字模型，把數(shù)字模型應(yīng)用于產(chǎn)品的分析中，并進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計的過程。

（二）數(shù)據(jù)采集方式

逆向設(shè)計數(shù)據(jù)采集，主要借助手持式三維激光掃描儀對汽車表面進(jìn)行掃描，得到點云數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入逆向設(shè)計軟件進(jìn)行點云和多邊形處理，基于NURBS曲面重構(gòu)，對面面鏈接處的多邊形數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面擬合和質(zhì)量分析。通過NURBS曲面重構(gòu)技術(shù)可快速改進(jìn)產(chǎn)品原型，為汽車開發(fā)提供重要途徑。

（三）主要應(yīng)用

逆向設(shè)計通常是應(yīng)用于產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計，在飛機(jī)、汽車、工藝美術(shù)品和模具等行業(yè)的設(shè)計和制造中。由于產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計有起點低、成本低、周期短、易改型、易創(chuàng)新等特性，自出現(xiàn)以來便受到了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計師的關(guān)注。目前該技術(shù)在下面幾方面得到了廣泛應(yīng)用：

1.用于汽車、游艇等具有較復(fù)雜曲面的外型產(chǎn)品的修復(fù)與改型設(shè)計中；

2.用于設(shè)計與制造個性化的產(chǎn)品，如人體的擬合、太空服裝設(shè)計、助力假肢設(shè)計等；

3.根據(jù)甲方客戶樣件進(jìn)行模具設(shè)計時，可大大提高效率。

二、逆向設(shè)計的優(yōu)劣勢

（一）優(yōu)勢

1.縮短產(chǎn)品開發(fā)周期

將該技術(shù)應(yīng)用于汽車車身造型階段，可以快速提供樣品的外形特征，從而對其幾何外形進(jìn)行修改，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速改形，加快設(shè)計進(jìn)程。

2.降低生產(chǎn)成本

眾所周知，資金的積累、技術(shù)的積累、人才的積累是車身開發(fā)過程中所必需的。直接對一款成熟的車型進(jìn)行逆向設(shè)計，能迅速找到產(chǎn)品的優(yōu)異形態(tài)并降低生產(chǎn)成本。

3.提高成功率

相對來說，逆向設(shè)計對于汽車開發(fā)可以規(guī)避很多風(fēng)險，比如車身的外觀造型，以及車內(nèi)部空間等直觀可見的問題都可以降低風(fēng)險率，所以，對于成熟車型的逆向設(shè)計的成功率相對較高。

（二）劣勢

1.技術(shù)的局限性

逆向工程技術(shù)是可以迅速解決提升我們汽車車身研發(fā)水平的重要手段之一，是我們提升汽車的自主研發(fā)能力，趕上世界水平的唯一辦法，應(yīng)該采取逆向設(shè)計，向前端學(xué)習(xí)，從而在消化、吸收的基礎(chǔ)上改進(jìn)創(chuàng)新。然而對于逆向設(shè)計也有一定的弊端，因為逆向?qū)嶋H通常是針對產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計。對于設(shè)計的流程和體系、選用的材料、制作的工藝等方面的問題都是逆向設(shè)計無能為力的。

2.消費者需求提高

隨著中國汽車行業(yè)的發(fā)展，消費者也日益走向成熟和理性，除了對車的外觀和空間的基本要求外，會更加重視汽車其他方面的性能，而這些都是逆向設(shè)計所不能實現(xiàn)的。

三、典型實例

將汽車逆向設(shè)計運用在汽車車身設(shè)計上，同樣是一項綜合性很強(qiáng)的工作。它是一種“從有到無”的過程。換句話來說，就是根據(jù)已有產(chǎn)品的模型通過三維掃描儀逆向?qū)氩⑴渲脭?shù)據(jù)實現(xiàn)可視化和逆向設(shè)計。

（一）數(shù)據(jù)采集

首先確定需要逆向設(shè)計的車型，之后將車型通過三維激光掃描儀對其表面進(jìn)行掃描，得到點云數(shù)據(jù)，完成點云數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)格化后得到三角面，如圖1。

（二）曲面分析

首先主要是對整體形態(tài)與局部形態(tài)的分析，其次要把握好過渡曲面與基礎(chǔ)面之間的曲率。

（三）建立重構(gòu)曲面

根據(jù)點云數(shù)據(jù)面的曲度、趨勢，提取一定的特征線，以輪眉線開始，向車身開始搭面，將NURBS數(shù)據(jù)集成到網(wǎng)格和掃描數(shù)據(jù)中，完成逆向建模后的汽車曲面重構(gòu)，如圖2。

圖1

圖2

四、總結(jié)

基于逆向設(shè)計的應(yīng)用，首先我們應(yīng)該在吸收的基礎(chǔ)上，建立自身的模型，通過逐步完善，從而形成自己的產(chǎn)品。這對我國當(dāng)前汽車工業(yè)的發(fā)展具有一定意義。從設(shè)計師角度來說，應(yīng)該對比原始數(shù)據(jù)進(jìn)一步調(diào)整和創(chuàng)新設(shè)計。在精準(zhǔn)把握逆向造型質(zhì)量的前提下,學(xué)會用更多的方法和思路對其進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，讓逆向設(shè)計為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計提供動力。

[1]王霄.逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[2]應(yīng)陳勇.逆向工程在車身設(shè)計中的應(yīng)用[J].機(jī)械與電子 ,2009(2)：30-32.

[3]魏強(qiáng),韓懋豪,劉晶波.AutodeskAliasStudio汽車設(shè)計實戰(zhàn)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.