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逆向工程(Reverse Engineering，也称反求工程)，是对产品设计过程的一种描述。??? 实施逆向工程的目的是为了更好地实现汽车产品设计的并行工程，使产品设计及其相关过程实行同步作业，并使之优化，大大提高产品设计的一次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增强企业竞争力。??? 在20世纪90年代，国际汽车界兴起种逆向工程的汽车产品开发新方式。经过几年的发展，积累了很多经验，取得巨大进步，可以说一成为现代汽车产品开发的主流形式闭。??? 基于逆向工程在汽车中的广泛应用，以某汽车内饰件为例来说明利用Imageware和UG软件如何进行实物反求造型。1 数据获取??? 目前，根据测量的特性，一般将测量分为接触式和非接触式。接触式测量一般采用三坐标测量机和机械手臂。非接触式测量一般采用激光扫描仪。??? 三坐标测量机的精度较高，可直接测量工件的特定几何特征但是又可能会因探头的接触力影响被测量物体的表面精度，且测量速度较慢。??? 激光扫描仪测量速度快，曲面数据获取容易；不必做探头半径补偿；可测量柔软、易碎、不叮接触、薄件、皮毛、变形细小等工件；无接触力，不会伤害j隋密表面但是测量精度不高。??? 该汽车内饰件为塑料件，实物变形系数较大，精度要求不高，特征复杂程度一般，经过分析比较之后，决定采用激光扫描仪进行扫描，如图1所示。??? 数据采集设备为TDV-800三维数字化激光扫描仪，扫描精度为(0.02-0.05)mm，满足该甥料件的反求精度要求。因实物为塑料件，采用胶枪将辅助件进行黏结然后固定于支座上。扫描物体需涂显像剂，扫描完成后，将数据保存为ASC格式。 图1 汽车内饰件 2 数据预处理??? UG曲面造型功能较其它软件有一定的优势，但是UG不能处理大虽数据点的点云，因此，实验采用Imageware和UG并用对实物进行逆向造型。2．1 点云对齐??? 对三维实物进行扫描测量，都需要将待测物体进行移动或者旋转，以实现完整数据的获取，扫描出来的点数据会出现坐标不统一的现象。坐标定位一般为两种。一种是利用基本像素(primitive element)来达到定位效果，即在待测实物上黏结—个矩形块或者一个球体等基本像素，几个视角扫描测量完毕后，通过对齐辅助件的中心重合来进行点云对齐。??? Imageware中提供了多种对齐方式，通常所用得方式为混合式定位(Mixed Mode Registration)和步骤式定位(stepwise Registration)。实验利用辅助件的三个平面和以及测量物体上的几个圆孔进行点云对齐。对齐后的物体测量点云，如图2所示。 图2 点云对齐 2．2 点云精简??? 由于激光扫描测量每分钟会产生成千上万个数据点，实际上，并不是所有的点数据都对实物重建有用，因此有必要在保证精度的前提下，减少数据量提高计算机运行效率。??? Imageware软件中海量数据点云进行简化的方法有：均匀采样(Uniform Sampling)，弦偏差(Chordal Deviation)，间距采样(spacing sampling)。均匀采样适合处理有序点，间距采样适合处理有序点和散乱点。实验采用均匀采样法对数据点云进行精简。2．3 点云去噪??? 扫描保存的数据是分散的，采用Imageware软件中的Merge clouds工具将点云进行合并，便于后面的操作。合并后，利用circle-select Points圈选工具去除噪点与辅助件点云便于接下来的曲线曲面构造。去噪结果，如图3所示。 图3 去噪后点云 2．4 点云定位??? 由于点云数据原始的坐标位置在F1，F2，F3，F4，F5，F6视图上的数据点难以很好的呈现实物的各个特征，将点云通过平移(Translate)、旋转(Rotate)变换使点云位置和坐标轴或坐标平面重合、平行，便于后面的提取特征点云构造曲线曲面。定位结果，如图4所示。 图4 定位后点云 2．5 点云提取??? 分析实物的零件结构和后续的建模要求，根据实物的结构特征，将各个特征的点云从总点云中分割出来设置在不同的图层分别进行操作。对所提取出来的各个特征点云还需再次进行去噪、广顺等工作。这样可以加快实物逆向的进程。 3 模型重建??? 点云提取结束后，就要对相应的点云进行构线，主要是它的造型线。实验是通过在Imageware中构线，然后导入到UG中进行面的构造。3．1构建曲线??? 先进行主体型线的构建，实验的主体曲面，如图4所示。我们将其投影到相应的平面上然后通过Imageware中curve primitive工具条中line、Arc、Circle工具以及3D curve工具条中的3D B-spline工具进行构线。构线