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(guó)內(nèi)激烈的汽車(chē)市場(chǎng)中，逆向設(shè)計(jì)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中顯得尤為重要，它可以縮短研發(fā)周期、提高效率，讓汽車(chē)企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)穩(wěn)固地位。同時(shí)，也可以消化、轉(zhuǎn)化先進(jìn)技術(shù)。所以，逆向設(shè)計(jì)是可以迅速提升我國(guó)汽車(chē)車(chē)身研發(fā)水平的重要手段之一。對(duì)此汽車(chē)公司應(yīng)該采用逆向設(shè)計(jì)，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(jì)

（一）逆向設(shè)計(jì)概念

逆向設(shè)計(jì)又稱(chēng)反求設(shè)計(jì)，它是在僅有產(chǎn)品的模型或?qū)嵨锬Ｐ偷臅r(shí)候，通過(guò)測(cè)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(jì)的過(guò)程。

（二）數(shù)據(jù)采集方式

逆向設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集，主要借助手持式三維激光掃描儀對(duì)汽車(chē)表面進(jìn)行掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入逆向設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行點(diǎn)云和多邊形處理，基于NURBS曲面重構(gòu)，對(duì)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(guò)NURBS曲面重構(gòu)技術(shù)可快速改進(jìn)產(chǎn)品原型，為汽車(chē)開(kāi)發(fā)提供重要途徑。

（三）主要應(yīng)用

逆向設(shè)計(jì)通常是應(yīng)用于產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計(jì)，在飛機(jī)、汽車(chē)、工藝美術(shù)品和模具等行業(yè)的設(shè)計(jì)和制造中。由于產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計(jì)有起點(diǎn)低、成本低、周期短、易改型、易創(chuàng)新等特性，自出現(xiàn)以來(lái)便受到了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)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(chē)、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(jì)中；

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

3.根據(jù)甲方客戶(hù)樣件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，可大大提高效率。

二、逆向設(shè)計(jì)的優(yōu)劣勢(shì)

（一）優(yōu)勢(shì)

1.縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期

將該技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身造型階段，可以快速提供樣品的外形特征，從而對(duì)其幾何外形進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速改形，加快設(shè)計(jì)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(chē)身開(kāi)發(fā)過(guò)程中所必需的。直接對(duì)一款成熟的車(chē)型進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，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(duì)來(lái)說(shuō)，逆向設(shè)計(jì)對(duì)于汽車(chē)開(kāi)發(fā)可以規(guī)避很多風(fēng)險(xiǎn)，比如車(chē)身的外觀造型，以及車(chē)內(nèi)部空間等直觀可見(jiàn)的問(wèn)題都可以降低風(fēng)險(xiǎn)率，所以，對(duì)于成熟車(chē)型的逆向設(shè)計(jì)的成功率相對(duì)較高。

（二）劣勢(shì)

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(chē)車(chē)身研發(fā)水平的重要手段之一，是我們提升汽車(chē)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(jì)，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(duì)于逆向設(shè)計(jì)也有一定的弊端，因?yàn)槟嫦驅(qū)嶋H通常是針對(duì)產(chǎn)品外觀表面的設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)計(jì)的流程和體系、選用的材料、制作的工藝等方面的問(wèn)題都是逆向設(shè)計(jì)無(wú)能為力的。

2.消費(fèi)者需求提高

隨著中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)者也日益走向成熟和理性，除了對(duì)車(chē)的外觀和空間的基本要求外，會(huì)更加重視汽車(chē)其他方面的性能，而這些都是逆向設(shè)計(jì)所不能實(shí)現(xiàn)的。

三、典型實(shí)例

將汽車(chē)逆向設(shè)計(jì)運(yùn)用在汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)上，同樣是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作。它是一種“從有到無(wú)”的過(guò)程。換句話來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)已有產(chǎn)品的模型通過(guò)三維掃描儀逆向?qū)氩⑴渲脭?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化和逆向設(shè)計(jì)。

（一）數(shù)據(jù)采集

首先確定需要逆向設(shè)計(jì)的車(chē)型，之后將車(chē)型通過(guò)三維激光掃描儀對(duì)其表面進(jìn)行掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，完成點(diǎn)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(duì)整體形態(tài)與局部形態(tài)的分析，其次要把握好過(guò)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(diǎn)云數(shù)據(jù)面的曲度、趨勢(shì)，提取一定的特征線，以輪眉線開(kāi)始，向車(chē)身開(kāi)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(chē)曲面重構(gòu)，如圖2。

圖1

圖2

四、總結(jié)

基于逆向設(shè)計(jì)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(guò)逐步完善，從而形成自己的產(chǎn)品。這對(duì)我國(guó)當(dāng)前汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展具有一定意義。從設(shè)計(jì)師角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該對(duì)比原始數(shù)據(jù)進(jìn)一步調(diào)整和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在精準(zhǔn)把握逆向造型質(zhì)量的前提下,學(xué)會(huì)用更多的方法和思路對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓逆向設(shè)計(jì)為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供動(dòng)力。

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