王亞振++劉曉鋒

摘 要：作為汽車內(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、操作開關(guān)，汽車所有操作控制和顯示都集中在儀表板上。對于駕駛員來說，設(shè)計優(yōu)良的儀表板能夠在其行駛過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，儀表板在一定程度上也能夠體現(xiàn)出一輛車的風(fēng)格和個性特點(diǎn)，更是衡量儀表板制作廠家技術(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儀表板開發(fā)問題展開了分析。

關(guān)鍵詞：逆向工程；汽車儀表板；開發(fā)

中圖分類號： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-186-2

0 引言

作為構(gòu) 成汽車的重要零部件，汽車儀表板呈現(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)品開發(fā)速度的同時使儀表板表面質(zhì)量得到有效保障成為了實際生產(chǎn)當(dāng)中亟待解決的一個問題。此種情況下，通過對已有產(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)計要素的逆向工程技術(shù)被逐漸應(yīng)用到汽車儀表板新產(chǎn)品開發(fā)當(dāng)中。下面就逆向工程的汽車儀表板開發(fā)做進(jìn)一步分析。

1 汽車儀表板設(shè)計方法和路線

早期的儀表板設(shè)計較為側(cè)重于功能，所以，在造型設(shè)計上較為規(guī)則和簡陋，缺少美觀性。但是隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，人們在注重性能的同時，越來越看重外觀，也就是汽車儀表板造型的美觀。同時，對儀表板表面的質(zhì)量要求也從原本的B級上升到現(xiàn)在的A級[1]。

從儀表板的造型設(shè)計來看，最開始的時候要像整個車輛設(shè)計那樣確立一個初始布置方案，然后經(jīng)由造型師在參照最初車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

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)計思路以及建模順序確定下來。在儀表板結(jié)構(gòu)主要特征的確定過程中需要對配合面和產(chǎn)品外形輪廓特征這樣的基本特征同諸如面和面之間過渡、凹腔、凸臺以及倒圓角這類的構(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)行諸如過渡面以及凹腔、凸臺、筋條和孔等細(xì)節(jié)部位的設(shè)計。

第二，把儀表板設(shè)計過程中應(yīng)遵守的指導(dǎo)原則確定下來。對于汽車的整體來說，任何一個零部件都是不可或缺的重要構(gòu)成部分，因為有它們的存在才構(gòu)成了一個有機(jī)整體。所以，在正式重構(gòu)儀表板曲面之前首要考慮的問題就是在整車裝配上其與其他零部件間的協(xié)調(diào)問題，也就是說，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。下附測量點(diǎn)云圖示圖1：

2.3 數(shù)據(jù)的預(yù)處理方式

因為汽車的儀表板中，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)會拍攝到多種參考點(diǎn)的作標(biāo)位置，因此可以對這些坐標(biāo)點(diǎn)和各種云間點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系和對應(yīng)，然后在對應(yīng)的基礎(chǔ)上讓ATOS系統(tǒng)中自己所帶領(lǐng)的軟件實現(xiàn)各個云點(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)的刪除項目，最后使用等距離的方法對點(diǎn)云進(jìn)行精簡，并且把點(diǎn)云放在汽車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，通常來說，構(gòu)建的順序為基礎(chǔ)面、大一點(diǎn)的過渡曲面、細(xì)微特征與圓角特征[3]。構(gòu)建順序的不同會對整個模型重構(gòu)時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，分別是由曲線生成的曲面和由點(diǎn)云直線生成的曲面；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)建過渡面；四是分析、檢查曲面；五是完善模型。

若最開始的數(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很快速和直接，而且曲面生成過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的值一般不會超過10，以致這個過程會消耗大量的時間成本。對于利用曲線生成曲面的方法來說，其關(guān)鍵點(diǎn)在與架構(gòu)線要生成良好，若有了好的架構(gòu)線，即使沒有點(diǎn)云做支撐，也完全可以通過這些架構(gòu)線做成曲面，并能夠使精度要求得到滿足。

2.5 曲面的檢查

當(dāng)曲面創(chuàng)建完成之后，還需要對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。若一條曲線曲率半徑圖連續(xù)，各部分都是單調(diào)段，那么就可以稱其是光順的。在分析曲面光順性時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，對兩曲面連續(xù)性做局部調(diào)整時，可對正切比例的因子進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.6 三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計

當(dāng)重構(gòu)完表面模型以后，就能夠開始結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。汽車當(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)行過渡面的添加，形成表面，最后對內(nèi)表面進(jìn)行封閉處理，并把曲面模型變成實體模型[4]。其中，骨架可以使用鋼骨架的形式來構(gòu)成，通常實際厚度為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。同時骨架的設(shè)計不僅滿足實際裝配需要，還要具備一定的剛度，有效確保儀表板不會出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。下附產(chǎn)品骨架圖示（圖2）：

3 結(jié)束語

汽車儀表板的造型以及表面展現(xiàn)出來的質(zhì)量將會對車輛整體的美感與性能以及產(chǎn)品銷售量造成直接影響。在汽車儀表板的開發(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、開發(fā)周期，還使得儀表板的造型、質(zhì)量得到了優(yōu)化，同時，降低了新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險和成本，大大提升了企業(yè)的競爭實力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 汪洪清.汽車儀表板手套箱開發(fā)研究[J].汽車實用技術(shù)，2015（3）：52-55.

[2] 侯桂芳.汽車儀表板的模塊化設(shè)計[J].專用車與零部件，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[J].機(jī)械工程學(xué)報，2014，50（9）：142-147.