何龍

（成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航空維修工程系，四川 成都610100）

傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)過程要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計(jì)周期長等問題.逆向工程是從一個存在的物理模型構(gòu)造出與之對應(yīng)的特征是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）仿真模型或?qū)嶓w物理模型的過程［1－5］.該技術(shù)作為現(xiàn)代復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)與批量制造的常見重要技術(shù)手段，深受計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域和現(xiàn)代工程技術(shù)屆的廣泛重視，而數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)是逆向工程（逆向技術(shù)）中的關(guān)鍵技術(shù)之一［6－10］.近年來，逆向工程在車身設(shè)計(jì)中得到了廣泛的重視.本文提出基于逆向工程技術(shù)的車身數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺框架，并對車身復(fù)雜曲面的造型方法和實(shí)施逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究.

1 車身逆向工程三維計(jì)算機(jī)模型的建立

由于汽車整體車身是由高度復(fù)雜的、不規(guī)整的三維曲面組成，為了汽車整車設(shè)計(jì)制圖的便利，根據(jù)現(xiàn)有參數(shù)化曲面理論通常把汽車整體車身劃分為較多的相對比較簡單、易于輸入以及處理的曲面形狀，提取這些曲面的有關(guān)信息，建立數(shù)字化工程數(shù)據(jù)庫，為車身加工制造提供支持［11－17］.從油泥模型或者實(shí)體車身到建立車身三維計(jì)算機(jī)模型的流程圖，如圖1所示.

2 車身逆向工程三維數(shù)據(jù)的獲取

圖1 車身逆向工程流程圖Fig.1 Flow chart of the auto body reverse engineering

車身逆向工程的工作過程之一就是整車車身外表面的數(shù)字化，而外表面數(shù)字化技術(shù)方法就是利用現(xiàn)代測量設(shè)備獲取實(shí)物或物理模型的外表面數(shù)據(jù)［18－21］.因此，整車車身外表面數(shù)據(jù)采集是在整車車身外邊面逆向工程設(shè)計(jì)工程中最基本和必需的一環(huán)節(jié)，只有采集測量數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行車聲曲面對比和誤差分析，進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的曲面重新構(gòu)造.

造型師所設(shè)計(jì)的油泥物理模型或者實(shí)體整車車身外表面模型通常都由極其復(fù)雜的自由曲面組成，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)再現(xiàn)或者直接構(gòu)建數(shù)字化模型是非常困難的，必須依據(jù)測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)曲面建模.此外，被測物理點(diǎn)的分布及密度也會影響到后續(xù)幾何曲面重新構(gòu)造的快慢和車身外表曲面的質(zhì)量.測量的目的是將造型師的設(shè)計(jì)理念及車身物理模型轉(zhuǎn)化成三維數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)重構(gòu)車身的CAD 模型或直接生成CAM 模型獲取數(shù)控加工的軌跡.因此，車身外表面形狀的三維空間離散采樣速度、精度在逆向工程的工業(yè)過程中顯得尤為重要.目前，表面數(shù)字化測量的實(shí)現(xiàn)手段已由過去的手工數(shù)字化測量過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐袁F(xiàn)代測量設(shè)備和計(jì)算機(jī)控制全自動測量過程.

測量設(shè)備一般采用三坐標(biāo)測量儀（CMM），也有一些應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床或工業(yè)機(jī)器人末端加裝測量部件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測量和采集工作.根據(jù)測量元器件與被測對象的相對位置關(guān)系，可以將測量設(shè)備劃分為接觸式測量和非接觸式測量，如圖2所示.

圖2 數(shù)據(jù)采集方法的分類Fig.2 Classification of the data collection methods

接觸式測量主要包括基于力觸發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)測量和連續(xù)式數(shù)據(jù)測量，通過提取測頭上的探針與物件表面的接觸情況進(jìn)行數(shù)據(jù)測量和提取.在接觸式測量方法中，三坐標(biāo)測量儀（CMM）發(fā)展較為成熟，使用范圍較廣.它利用傳感器來完成測量探頭在物件表面上移動，然后記錄下路徑點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，由一系列二維測量獲取復(fù)雜的三維曲面的相應(yīng)數(shù)據(jù).這種數(shù)字化測量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是位置點(diǎn)的高精度和被測點(diǎn)分布的低密度.接觸式測量精度高，噪聲低、可重復(fù)性好，并能按曲面曲率的變化不均勻地布點(diǎn).但是其測量速度相對較慢、效率低，而且容易受到被測對象材料的限制；探頭與被測對象間的摩擦力和接觸力的存在也會引起被測對象的彈性變形，從而產(chǎn)生測量的誤差，對剛性較差的物件難以做到高精密的測量，需要對探頭的半徑以及探頭的表面損傷進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償.此外，由于微細(xì)高精度曲面因探頭不能觸及而無法測量，所以不容易獲取連續(xù)的三維坐標(biāo)點(diǎn).

非接觸式測量一般采用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)測量.它是跟據(jù)結(jié)構(gòu)光三角形測量原理，把激光的光源投射到被測對象的表面；然后，利用光電敏感元器件在另一特定的位置接受激光的反射，根據(jù)反射的光點(diǎn)或光條在被測對象上成像的偏移，通過被測對象基于平面、像點(diǎn)和像距等之間的關(guān)系取得深度信息.通常典型的測量方法有激光三角測量法、激光測距測量法、結(jié)構(gòu)光測量法等.非接觸式測量的特點(diǎn)是測量裝置不與被測對象接觸，因而可以有比較高的測量速度，并可以測量材質(zhì)較軟的材料，但對被測對象的顏色、光照要求較高.測量方式也決定了非接觸式測量的精度較低，后續(xù)數(shù)據(jù)處理過程較為復(fù)雜.

從國內(nèi)目前的逆向工程中的實(shí)際應(yīng)用來看，逆向工程中數(shù)據(jù)測量手段主要采用三坐標(biāo)測量儀來實(shí)現(xiàn).隨著社會對效率和速度的要求在現(xiàn)代科技、工業(yè)設(shè)計(jì)和工業(yè)生產(chǎn)中的地位日益增長，非接觸式測量方法和設(shè)備在工業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的應(yīng)用會越來越廣泛.

3 車身逆向工程三維數(shù)據(jù)的處理

對數(shù)字化測量中得到的被測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理是逆向工程技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一.基于逆向工程技術(shù)的車身數(shù)字化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的CAD／CAM 系統(tǒng)相比，有兩個顯著的不同特點(diǎn)［11］：一是數(shù)據(jù)量巨大，測量的掃描點(diǎn)具有大量數(shù)據(jù)，通常一個小的零部件都有十幾萬個點(diǎn)，整車車身表面的數(shù)據(jù)量則可以達(dá)到幾千萬個點(diǎn)，并且密度非常大，常用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件難以處理如此海量的數(shù)據(jù)；另一個是測點(diǎn)數(shù)據(jù)離散，通常將車身逆向工程中測量得到的數(shù)據(jù)形象地稱為點(diǎn)云.數(shù)據(jù)量大并不意味著能得到比較好的結(jié)果，其計(jì)算成本也會過高.

點(diǎn)云測量數(shù)據(jù)與其他各種類型的測量數(shù)據(jù)相對比，具有以下幾個顯著的特點(diǎn)：1）點(diǎn)云數(shù)據(jù)中比較容易出現(xiàn)噪聲點(diǎn)，也就是誤差很大的點(diǎn)，也會形成某些背景上的無用數(shù)據(jù)；2）當(dāng)被測對象較大或三坐標(biāo)測量儀測量區(qū)域不夠大時，就要劃分為不同區(qū)塊來測量，這也就必然導(dǎo)致所測量的各個區(qū)塊點(diǎn)云數(shù)據(jù)對應(yīng)的區(qū)塊坐標(biāo)系不一致；3）當(dāng)被測量對象的曲面較粗糙時，點(diǎn)云數(shù)據(jù)會形成比較大的隨機(jī)誤差；4）點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常為海量，很難直接用于構(gòu)建曲面，甚至有時是不可能，需要進(jìn)行過濾、精簡；5）雖然數(shù)字化系統(tǒng)能夠自動地對實(shí)物在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行掃描，可是掃描方法往往缺乏一定的智能與靈活性，如在相對平坦的表面獲取大量的重復(fù)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而在曲面曲率變化較大的區(qū)域卻沒有記錄反映曲面特點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn).鑒于以上原因，有必要在曲面重構(gòu)之前先對點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以改善數(shù)據(jù)點(diǎn)的質(zhì)量和提高后續(xù)曲面重構(gòu)的效率.

數(shù)據(jù)的后續(xù)處理和分析包括數(shù)據(jù)誤差的修正與數(shù)據(jù)的規(guī)則化.由于被測對象的表面精度的不同，以及測量本身誤差、測量設(shè)備自身誤差等的影響，測量獲取的空間三維坐標(biāo)值一定有著一定范圍的誤差值.為了得到滿足工業(yè)實(shí)際需要的精度及性能要求的整車車身外形數(shù)據(jù)，需要依據(jù)整車車身外形曲面的幾何特性及形成規(guī)律，在實(shí)施外形曲面重新構(gòu)造之前，進(jìn)行三維坐標(biāo)數(shù)值的誤差修正.誤差修正包括去噪、均化，以及冗余數(shù)據(jù)的去除、不完整數(shù)據(jù)的修正補(bǔ)充等處理.數(shù)據(jù)的規(guī)則化就是根據(jù)被測對象本身具有的基本特征，將測量獲取的三維坐標(biāo)值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分成若干個不同的區(qū)塊，在各個不同的區(qū)塊內(nèi)得到相應(yīng)數(shù)量的截面圖形，各截面圖形之間的間隔可以不相等.將每個劃分得到的截面上的三維坐標(biāo)數(shù)值擬合成一條平滑的曲線.最后將三維坐標(biāo)值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)修正成為由曲線組成的網(wǎng)格圖形.坐標(biāo)三維數(shù)值數(shù)據(jù)規(guī)則化時如果截面分割得很少，就會導(dǎo)致造型與被測對象之間誤差很大；而如果界面分割得太多，又會導(dǎo)致造型生產(chǎn)的曲面不平滑，曲面效果不理想.

獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)后續(xù)處理需要完成以下幾個方面的工作.

1）點(diǎn)云數(shù)據(jù)的除噪與濾波，提高數(shù)據(jù)的規(guī)整性和有效性.三維坐標(biāo)測量設(shè)備在掃描獲取數(shù)據(jù)的實(shí)際過程中，特別容易受測量的方式、被測對象的物理性質(zhì)、所處測量環(huán)境的溫度和濕度等因素的干擾，這就會導(dǎo)致獲取的三維坐標(biāo)數(shù)值存在較大誤差甚至失真的點(diǎn).因此在處理三維坐標(biāo)數(shù)值時，首先是刪除誤差大的數(shù)值點(diǎn)和失真點(diǎn)，即直接瀏覽獲取的圖形，把與截面上偏離較大的點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)上顯示的孤立點(diǎn)刪除；然后，運(yùn)用曲線檢查方法，把截面線上的全部坐標(biāo)點(diǎn)擬合成樣條曲線，曲線的階次應(yīng)該依據(jù)截面的幾何外形來確定，一般選取3～4階；最后，分別計(jì)算得出數(shù)據(jù)點(diǎn)與樣條線之間距離，再依據(jù)誤差控制的大小刪除壞點(diǎn).

2）三維坐標(biāo)系統(tǒng)的變換.由于三坐標(biāo)測量設(shè)備所測量獲取的三坐標(biāo)值是在該測量設(shè)備三坐標(biāo)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，而在三坐標(biāo)數(shù)據(jù)后續(xù)的計(jì)算處理中，通常希望點(diǎn)云三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)值是對應(yīng)于原始坐標(biāo)系統(tǒng)中的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)值.但是在實(shí)際測量數(shù)據(jù)中都存在著一定程度的偏離，這就帶來測量三維坐標(biāo)系統(tǒng)與原始三維坐標(biāo)系統(tǒng)的三坐標(biāo)系統(tǒng)變換的問題.另外，當(dāng)被測量對象過大的遠(yuǎn)離了測量三坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)原點(diǎn)，那么點(diǎn)云數(shù)據(jù)中就會出現(xiàn)一些點(diǎn)的三坐標(biāo)值很大，導(dǎo)致后面的曲面模型的構(gòu)建難于處理.為了有利于后續(xù)的全部數(shù)據(jù)計(jì)算處理，也需要把坐標(biāo)數(shù)據(jù)值進(jìn)行三坐標(biāo)系統(tǒng)的相應(yīng)轉(zhuǎn)換.

3）點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對齊拼接.對于分區(qū)域測量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為了獲取被測對象的全部數(shù)據(jù)，反映出被測對象的完整面貌，需要將分區(qū)域獲取的多片點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接在一起，消除不同測量區(qū)域間的重疊區(qū)域，也就是點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對齊拼接.常見的數(shù)據(jù)計(jì)算處理方式有兩種：一種是采用專門的測量設(shè)備去完成各個區(qū)快點(diǎn)云數(shù)據(jù)值的對齊拼接，這樣就要設(shè)計(jì)一個專門用來采集并記錄被測對象在測量中的移動數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)動度數(shù)的自動轉(zhuǎn)換平臺；另一種是運(yùn)用專用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)現(xiàn)多區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對齊拼接，從而實(shí)現(xiàn)重新構(gòu)造原始模型，這也是目前最常用的多區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)對齊拼接的方法.

4）特征提取.CAD 建模中的關(guān)鍵要點(diǎn)，它對控制幾何物理外形的形狀具有極其重要的作用.一般把二次曲面和曲面間的過渡曲面統(tǒng)稱為特征曲面，把局部曲面之間的交線和局部曲面的邊界統(tǒng)稱為特征曲線.這些特征對于重新構(gòu)造物理模型的質(zhì)量具有決定性的作用.整車車身外形曲面構(gòu)造一般都要加入脊線、棱線等幾何外形特征線，才有利于提高模型所需要的精度、提高“云點(diǎn)”數(shù)據(jù)的壓縮比例.復(fù)雜幾何外形曲面有時需要混入用于過渡的曲面和平面，曲面模型建模前把這些有顯著曲率幾何特征的曲面取出進(jìn)行計(jì)算和處理，將有利于提升幾何曲面模型的精度.幾何特征提取依據(jù)的是幾何曲面曲率變化程度，來識別點(diǎn)云數(shù)據(jù)值中的棱邊、邊界和圓弧孔等突變特征，根據(jù)估算曲面、曲線上點(diǎn)的幾何法向矢量來確定曲面的不連續(xù)性幾何特征，從而得到幾何特征點(diǎn).然后，通過幾何特征點(diǎn)的連接構(gòu)造特征線和特征面.關(guān)于幾何特征識別和提取的研究，通常是對物理模型構(gòu)建中簡單幾何外形的識別和提取，還沒有特別理想的幾何形狀特征提取與識別方法.

5）數(shù)據(jù)精簡，去除點(diǎn)云不必要的數(shù)據(jù)點(diǎn)，減少計(jì)算量.數(shù)據(jù)精簡一般是在幾何外形曲面曲率變化顯著的位置留下較多的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)，曲率變化比較小的位置留下比較少的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn).不同形式的點(diǎn)云三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，它的精簡方式方法也不同，散亂點(diǎn)云三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)通常運(yùn)用隨機(jī)采樣精簡；掃描線以及多邊形點(diǎn)云三坐標(biāo)數(shù)據(jù)運(yùn)用等量、等間距、弦偏差以及倍率變化等方式精簡數(shù)據(jù).除此之外點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡的方法還有均勻網(wǎng)格數(shù)據(jù)精簡法和非均勻網(wǎng)格數(shù)據(jù)精簡法.均勻網(wǎng)格數(shù)據(jù)精簡法不改變點(diǎn)的位置，只是選取其中的某些點(diǎn)，可以較好的保留原始數(shù)據(jù)，這種方法比較適合于需要快速處理的簡單表面；非均勻網(wǎng)格數(shù)據(jù)精簡法可以根據(jù)被測對象幾何形狀特征的實(shí)際需要來確定網(wǎng)格的密度，能在確保曲面重新構(gòu)造精度的前提下適當(dāng)減少數(shù)據(jù)的數(shù)量，該方法較適合處理幾何形狀變化較大的自由曲面.

4 車身逆向工程的曲面重新構(gòu)造

曲面重新構(gòu)造是逆向工程中極其重要的工程環(huán)節(jié)，它的作用是依據(jù)數(shù)據(jù)處理后得到各區(qū)塊的曲線網(wǎng)格.首先，需要將各區(qū)塊分別擬合計(jì)算出各自的曲面，再利用曲面求交、過渡、拼接、裁剪、延伸和平順等方法把擬合計(jì)算出的曲面連接，得到被測對象的表面形狀以及尺寸幾何精度內(nèi)的曲面模型.在實(shí)際應(yīng)用中，評價曲面重新構(gòu)造的關(guān)鍵性指標(biāo)是模型的幾何不變性、光順性、精確性.

工程實(shí)際中，對自由曲面的數(shù)學(xué)描述，業(yè)界普遍采用非均勻有理B 樣條曲線（non－uniform rational B－spline，NURBS）方法的數(shù)學(xué)描述.NURBS比過去的網(wǎng)格建模方法能較好地控制模型表面的曲線度，從而可以構(gòu)造出更加真實(shí)、生動的模型［5］.其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中：di，j（i＝0，1，…，m；j＝0，1，…，n）為呈拓?fù)渚匦侮嚵械目刂祈旤c(diǎn)網(wǎng)格；Ri，k，j，l（u，v）是雙變量有理基函數(shù)（C2連續(xù)）且有

其中：Wi，j是與頂點(diǎn)聯(lián)系的權(quán)重因子，初始狀態(tài)取Wi，j＝1；Ni，k（u）為u向l次規(guī)范樣條基，一般l＝3；Nj，l（v）為v向l次規(guī)范樣條基，一般l＝3；取重復(fù)度為r＝4；即

Wi，j越大，曲面就越靠近控制頂點(diǎn)，四角頂點(diǎn)處權(quán)重因子為非負(fù)；曲面擬合的第一步是確定插值曲面的節(jié)點(diǎn)矢量.設(shè)u，v兩個方向分別獲得m×n個數(shù)據(jù)點(diǎn)，則曲面上應(yīng)有（m＋3）×（n＋3）個控制頂點(diǎn).因此有

用積累弦長參數(shù)法求（u0，um＋3）內(nèi)的節(jié)點(diǎn)值，得切點(diǎn)矢量值.則可根據(jù)方程求得控制頂點(diǎn)為

NURBS曲面能夠精確表示解析實(shí)體和自由曲面，具有靈活性大、效率和簡潔度高等特點(diǎn).NURBS曲面與非有理B樣條曲面都具有同樣的凸包性，以及幾何不變形性.NURBS方法已成為自由曲線曲面形狀表示方面事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，是STEP標(biāo)準(zhǔn)中描述產(chǎn)品幾何形狀的唯一方法.曲面重構(gòu)的流程圖，如圖3所示.

5 車身逆向工程的CAD建模

車身逆向工程的CAD 建模方法主要有：參數(shù)法建模、基于工程圖紙的三維建模方法、三坐標(biāo)測量建模、車身外表面分塊造型，以及基于圖像技術(shù)的模型重建等［18］.實(shí)際應(yīng)用中，三維參數(shù)化造型技術(shù)應(yīng)用最廣泛.參數(shù)化建模的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員與計(jì)算機(jī)交互式的智能化設(shè)計(jì)，其主要工作是要在不同的集合元素或特征信息之間構(gòu)建尺寸的關(guān)聯(lián)或集合特征的約束關(guān)系.

當(dāng)通過測量油泥模型或?qū)嵨镘嚿磉M(jìn)而建立起車身曲面或曲線的參數(shù)方程后，以CAD 軟件UG 為例，生成幾何空間曲線的參數(shù)方程，其過程［17］如下：

1）構(gòu)建形成三維坐標(biāo)系統(tǒng)和二維平面坐標(biāo)系統(tǒng)；

2）選取合適的曲線構(gòu)成方式；

3）編輯曲線構(gòu)成數(shù)學(xué)公式；

4）計(jì)算測量數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的幾何曲線.

圖3 曲面重構(gòu)流程圖Fig.3 Flow chart of the surface reconstruction

6 車身數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺結(jié)構(gòu)框架

面向整車車身設(shè)計(jì)開發(fā)的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示.該平臺采用開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，一般分為工作層、應(yīng)用層、協(xié)同平臺層和基礎(chǔ)服務(wù)層4個層次.

1）基礎(chǔ)服務(wù)層.它主要包括汽車外形數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品知識庫、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)等，這些都是該平臺架構(gòu)的主要硬件和軟件設(shè)施.

2）協(xié)同平臺層.它由信息集成平臺應(yīng)用集成接口、過程集成平臺流程管理系統(tǒng)、協(xié)同工作平臺支撐工具和數(shù)據(jù)管理平臺VPM，PM.該平臺層通常采用標(biāo)準(zhǔn)的、通用的系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)軟件支持的多樣化；通過對車身設(shè)計(jì)過程中，不同類型數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，制定各軟件之間接口的標(biāo)準(zhǔn)，將有關(guān)車身三維CAD 信息分類、封裝并存入到車身數(shù)據(jù)庫中，對車身的數(shù)字化快速集成設(shè)計(jì)提供了可能.

3）應(yīng)用層.該層由汽車概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)、虛擬油泥造型系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、拓?fù)鋬?yōu)化系統(tǒng)、汽車車身氣動力學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)等構(gòu)成整車車身數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺的主體.系統(tǒng)由一系列專用功能的模塊構(gòu)成，通過調(diào)用、協(xié)調(diào)、控制和集成這些專用功能模塊，來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的通用平臺.

4）工作層.這是車身數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺的集成用戶界面.軟件界面具有良好的人機(jī)交互功能，能夠?yàn)橛脩籼峁┍M量的分別，可以降低技術(shù)人員操作的要求，為在汽車企業(yè)的應(yīng)用推廣創(chuàng)造條件.

圖4 車身數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺框圖Fig.4 Block diagram of the auto body digital design platform

7 結(jié)束語

文中分析和介紹了實(shí)施逆向工程技術(shù)各階段的關(guān)鍵技術(shù)，分析逆向工程中不同部分的特點(diǎn)和解決方案，重點(diǎn)討論NURBS曲線曲面理論在車身曲面重構(gòu)中的應(yīng)用.在汽車車身的開發(fā)設(shè)計(jì)中采用逆向工程技術(shù)，能夠大大地縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)費(fèi)用.對產(chǎn)品的改進(jìn)和仿形設(shè)計(jì)以及對車身復(fù)雜型面的數(shù)控加工具有較大意義.

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