车身“逆向开发”流程
汽车车身逆向工程设计关键技术及应用研究
汽车车身逆向工程设计关键技术及应用研究我国是一个生产制造大国，汽车的生产数量十分庞大，汽车车身仿制依旧是部分汽车生产企业的主要手段。
在实际的汽车车身设计生产时，逆向工程技术并不是使用非法得方式窃取其他同行的技术知识产权，只是利用现有的汽车车身模型，通过数据分析和采集，逆向进行汽车的车身设计，十分的高效。
目前我国的汽车市场在竞争激烈，高效生产、加快新产品设计研发速度是对汽车生产商的新要求，为了更好地适应市场发展需要，必须要加强汽车车身逆向工程设计技术的完善，加快技术的创新脚步，本文将会对汽车的车身逆向工程设计技术进行分析讲述。
标签：汽车车身;逆向工程;关键技术;研究一、车身逆向工程设计的概念汽车车身在传统的设计过程中，需要反复的对汽车车身结构进行细化完善，并且需要制作模型，设计所需要的时间较长，工作量十分庞大，产品更新周期较长。
逆向工程是新时期汽车车身设计的一个创举，很好的将计算机技术与车身设计制造进行结合，通过技术手段将原有的车身设计数据进行收集汇总，然后结合市场的需求进行数据的优化设计，很好的利用了原有数据资源，节省了时间，而且是对原有设计的完善，这样设计出的产品既实现了产品的重新设计，又实现了优化升级。
二、车身逆向工程设计的特点汽车车身逆向工程设计与传统的设计方法相比，有是三个明显的特点：（一）实物反向汽车逆向工程设计通过将现有的车身进行分析测量，反向得出车身的零件与结构设计，包括车身设计的功能和材料，都是反向获取得到的。
（二）软件反向这里的软件指的是车身的设计构件，包括车身的设计书，设计图纸以及相关的设计标准等技术资料，通过对原有车型的数据收集分析得出相关的设计数据资料，实现软硬件数据的搭配。
（三）影响反向车身反向工程设计不像以往一样，需要进行大量的模型设计分析，只需要结合图片和视频就可以进行汽车车身的设计，十分方便，工作量小，效率更高。
三、车身逆向工程设计的主要流程汽车车身的逆向工程设计主要包括数据采集、数据处理和车身曲面逆向设计等，数据采集是设计的基础，数据处理与曲面设计是重要环节。
汽车整车逆向设计内容总结及正向设计流程探讨
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摘 要 ： 分 析 了逆 向 设 计 与 正 向 设 计 的 差 异 ， 给 出 了逆 向设 计 的 一般பைடு நூலகம்流程 ， 并 结合 汽 车 设 计特 点 ， 论
述 了汽 车 逆 向 设 计 对 于 企 业 积 累设 计 知 识 、 明确 产 品 定 位 、 实现 快 速 开 发 的 重 要 性 ， 在此基础上， 将 汽 车 逆 向 设 计 工 作 按 内容 不 同 细 分 为 几 个 阶 段 ， 并 概 括 总 结 了 汽 车 逆 向 设 计 各 阶 段 的 主 要 内容 。 分 析 指 出 了
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关于车身逆向开发流程实例
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使用三维扫描设备对目标车身进行全面扫描，获取车身表面的点云数据。
关于车身逆向开发流程实例
关于车身逆向开发流程实例Reverse engineering is a process of extracting knowledge or design information from a product and reproducing it for the purpose of replication or reengineering. 逆向工程是从产品中提取知识或设计信息，并为了复制或再工程化而重新生成它的过程。
The reverse engineering process typically involves disassembling a product, analyzing its components, and understanding how it was designed and constructed. 逆向工程的过程通常涉及分解产品，分析其组成部分，并了解它的设计和构造方式。
In the automotive industry, reverse engineering is often used to analyze competitor's products, improve existing designs, or create aftermarket parts for older vehicles. 在汽车行业中，逆向工程通常用于分析竞争对手的产品，改进现有设计或为老款车创建售后配件。
One common use of reverse engineering in the automotive industry is to create digital models of physical components using 3D scanning technology. 汽车行业中逆向工程的一个常见用途是利用3D扫描技术创建物理组件的数字模型。
This allows manufacturers to quickly and accurately capture the complex geometries of automotive parts without needing to rely on original design data. 这使制造商能够快速而准确地捕捉汽车零件的复杂几何形状，而无需依赖于原始设计数据。
基于逆向工程的汽车车身的设计制造
一、工作原理反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并得到对应的颜色。
扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。
整个操作过程，可以分为四个步骤：(1)物体数据化：普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值。
(2)从采集的数据中分析物体的几何特征：依据数据的属性，进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征。
(3)物体三维模型重建：利用CAD软件，把分割后的三维数据作表面模型的拟合，得出实物的三维模型。
(4)检验、修正三维模型。
二、设备、软件、书籍资料1、Geomagic Studio由美国Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件GeomGeomagic Studio软件的使用agic Studio 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面。
该软件也是除了Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件。
Geomagic Studio主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五个模块。
主要功能包括：自动将点云数据转换为多边形(Polygons)快速减少多边形数目(Decimate)把多边形转换为NURBS 曲面曲面分析(公差分析等)输出与CAD/CAM/CAE 匹配的文件格式(IGS、STL、DXF等)1.从CAD数模得到的产品模型2.将CAD模型读入Geomagic Studio3.CAD 设计模型与从实际模型扫描所得的点云数据(不同坐标系)4.扫描数据与CAD模型的自动对合5.扫描数据与CAD模型的自动对齐6.误差以彩色图形直观显示7.用户可标出任意点误差8. Qualify 的结果可以输出为HTML 格式2、Surfacer——逆向工程工具和class 1 曲面生成工具3、UG逆向工程介绍了在逆向工程中如何用UG做逆向设计。
车身逆向设计作业指导书
汽车车身逆向设计1.逆向设计流程2．逆向设计流程方法2.1检查（调正）坐标：2.1.2根据钣金件的具体情况，分析哪些是零部件的定位基准（关键孔位、关键线、关键面）？2.1.3确定基准后，对原坐标进行检查（检查方法可作断面截线的方式），对原对齐基准进行分析、判断，作出原坐标合格与否的结认。
2.1.4检查合格，进行流程的下道工序；若检查不合格，对其进行调正操作。
2.1.5调正坐标的操作如下：①、零部件上找出定位基准元素（定位点、定位线、定位面）。
定位点：单个点、圆心、球心、直线中点等；定位线：直线、圆柱中心线、圆锥中心线、平面法向线等；定位面：平面、基准平面、法平面等。
②、找出的基准元素必须能确定一个坐标系即能限定直角坐标系的六个自由度。
然后，利用找出的基准元素建立直角坐标系。
③、将文件中的所有元素作成一个组（GROUP），作被对齐用。
④、建立相应的对齐元素。
若上一步组（GROU）内有一基准元素为一点，你就建立一基准点；若上一步组内又有一基准元素为一直线，你就建立一基准直线；若上一步组内又有一基准元素为一基准面，你就建立一基准面。
总之你建立的元素必需与成组的基准元素一一对应。
⑤、利用SURFACE的对齐功能（MODIFY——ALIGN子菜单下各对齐选项进行对齐操作），最后坐标就对齐了。
然后，对结果进行检查，如果不满意，重复进行以上五步操作，直至合格为止。
2.2分析点云、去除杂点。
2.2.1观察对齐的点云，与样件或实物进行比较。
若显示不太清楚，可以用CTRL+D弹出的对话框对点云显示进行设置，如果还没有完全反映必需的特征，那只能重新补测。
2.2.2若点云太密，电脑显示太慢，可以按CRTL+D弹出的对话框来设置点云的显示稠密程度。
当样件点云周围杂点太多，可以用SURFACE中的框选（CIRCLE SELECT）功能来去除杂点。
2.3合并点云、分层、细化。
2.3.1合并点云。
当框选，去除杂点时或原测量点云是单块单块拼合起来的时，我们就需要把此点云合并起来。
逆向工程在欧曼重卡车身开发中的应用
逆向工程在欧曼重卡车身开发中的应用胡学兆（北汽福田技术研究院）摘要 逆向工程（Reverse Engineer）技术，是相对于正向设计的说法，逆向工程就是从先有产品或样品开始，通过三坐标（接触式或非接触式）进行测量采集数据，利用3D设计软件进行曲面的重建，得到产品的数模，然后交付制造的过程。
该技术在汽车、模具、制鞋等各行业都有广泛地应用。
关键词 逆向工程 样车 扫描 建模1．概述我国的汽车工业自五十年代以来，发展较为缓慢。
自九十年代以来，汽车工业得到突飞猛进的发展，可以说是日新月异。
但在我国的汽车行业，其研发能力尤其是车身自主开发能力较弱，已经成为阻碍中国汽车工业发展的绊脚石。
车身的开发是需要大量资金的积累、技术的积累、人才的积累。
从五六十年代的解放到八九十年代的桑塔纳，一直到今天，我国汽车工业仍没有形成很强的开发能力，仍没有站在世界汽车发展的潮头！近几年来逆向工程技术的出现和广泛应用，给予了我们赶上世界先进水平的工具和契机，可以充分的研究、吸收、利用国外先进行技术，提高产品的成功率和生命周期。
福田公司应用该技术成功开发了具有自主知识产权的欧曼重型卡车车身，在短短十五个月的时间里完成了产品全新造型与结构设计、主模型制造、 白车身与内外装饰件的模具开发、检具制造、螺钉车装配、产品试制、试验，大大缩短产品开发周期，使得产品面市时间提前，并节约了成本。
自2002年8月份上市以来，销量已居重卡行业第三名。
下面以我公司欧曼重卡车身的开发为例，对逆向工程技术的应用作一阐述。
2．逆向工程技术的开发流程2．1样车的选定；根据项目开发的概念报告，需要选择合适的样车。
如我们选择了某国外车身宽度为2500mm的重型卡车车身。
为了缩短开发时间，模具、检具都必须并行开展设计，通常要同时准备3-5台样车，建议为二台整车（最好为系列车身，如宽体与窄体，单排与排半车身等），三台车身总成（技术状态及装备良好且统一），见下表：2． 2样车的定位与调整；2.2.1身扫描测量之前，必须要对车身进行三个方向进行调平。
汽车车身逆向工程设计关键技术及应用
汽车车身逆向工程设计关键技术及应用逆向工程设计方法是汽车车身设计过程中的一个重要环节，也是一种快速设计的工程方法。
逆向工程设计主要包括如下过程：三维测量获得点云数据、数据处理、特征的提取、曲面重构和曲面评价等。
逆向设计并不是简单地复制，而是要在逆向过程中增加一些特征要素，设计出工艺性更好，质量更高的产品的过程。
该文主要探讨汽车车身逆向设计的关键技术和技术特点。
在汽车的整体设计中，车身占整车总成本的40%以上。
汽车更新的速度主要体现在车身方面，人们对汽车的关注首先就是汽车的外观质量。
因此车身设计是轿车开发的关键技术之一。
日益成熟的CAD/CAE/CAM一体化产品开发技术在汽车车身设计领域得到广泛应用。
随着三维测量技术逐渐成熟，逆向工程设计技术能够快速将车身油泥模型或其他实物模型，快速地转变为三维曲面等数模，从而可以快速地进行模具设计，快速地生产车身，极大地缩短了车身的设计周期。
同时该方法也可以快速地吸收国内外汽车车身设计的先进技术，然后经过我们的再设计，快速响应市场，达到事半功倍的效果。
逆向设计的核心思想是将实物模型转化为计算机能够表达的三维数模的一种过程。
简单地说就是从实物到图样的过程。
逆向工程设计的核心思想是以实物模型为参考，增加我们自己的创新知识，设计出符合要求，又要高于原来实物的设计过程。
这就相当于我们过去常讲的类比设计。
其实任何设计都是在一定的参考基础之上，逐步发展完善的过程。
在从事逆向工程设计的过程中，人们可能会发现，虽然同是一个模型，但是不同的人，设计的效率和质量可能有比较大的差别。
本文就是基于这样的目的，探讨逆向工程设计的关键技术。
一、车身模型的测量车身的测量根据测头与车身模型是否接触分为接触式测量与非接触式测量。
接触式测量主要采用三坐标测量机，非接触式测量又包括激光测量和结构光测量。
接触式测量优点是精度高，缺点是效率比较低。
测头的大小与接触力的大小对测量的精度都有影响。
非接触式测量优点是效率高，缺点是精度低一些。
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汽车逆向设计全程解析与案例讲解
众所周知，车身的开发它需要大量资金的积累、技术的积累、人才的积累。
我国汽车业尚没有形成很强的研发能力，很多专家认为：过去多年我们走的开发思路，一是完全自主开发，一切从零开始，这种开发思路实践证明不成功，因为我们没有那么大规模支持，更没有那么多的技术、管理积累；二是图省事，简单"拿来主义"，购买技术，这样技术永远掌在别人的手里，不可能形成自主开发能力。
逆向工程技术就是迅速解决提升我们汽车车身研发水平重要手段之一。
我们提升汽车自主开发能力，赶上世界水平唯一的办法，必须采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、改进、创新。
韩国、曰本都曾经走这条路，他们不是简单的把别人的车拿来装配，而是真正地消化、吸收，通过消化、吸收学习，缩短与世界水平的差距，逐步培养起自己的自主开发能力，因此成为今天的汽车开发世界强国。
逆向工程技术正是消化、吸收先进技术重要方法之一，尤其在车身开发方面，逆向工程技术是送我们走上巨人肩膀的强大武器。
我们福田公司车身开发人员正是利用这先进技术开展了欧曼重卡车身的研发，并取得了成功。
一、逆向设计的概念
逆向工程（ReverseEngineering-RE）是对产品设计过程的一种描述。
在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。
这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。
逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。
简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。
从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。
早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。
随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。
通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。
因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。
逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。
作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,逆向工程和快速原型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。
它们的出现改变了传统产品设计开发模式,大大缩短了产品开发的时间周期,提高产品研发的成功率。
当今，各个行业越来越注重产品的外观设计，以此来吸引顾客，最终在商业上取得成功。
这点在消费产品的设计中体现的尤为突出。
特别是手机、数码相机、汽车等行业。
二、顺、逆向工程在设计流程中的比较与分析
逆向工程，顾名思义与顺向工程的设计流程不同，其过程是依靠已经存在的零件或是产品原型的表面所得到的资料来建立3DCAD模型，而不是透过设计图。
图1：两个设计流程的主要差别在于传统的顺向工程是概念设计、产品规范到产品设计图，而逆向工程则是由测量到的资料来反推得到3DCAD模型。
如图1所示，其两个设计流程的主要差别在于传统的顺向工程是概念设计、产品规范到产品设计图，而逆向工程则是由测量到的资料来反推得到3DCAD模型。
顺向的产品开发程序是设计师依据产品企划时所定的规划与设计构想，绘制草图及效果图，并且依据效果图制作手工模型，或以建构CAD几何模型，最后进行NC或RP（RapidPrototype）的加工程序。
然而导入逆向工程设计程序后，设计师仍是依据产品设计企划时所定的规范与设计构想，但效果图或精细描绘则已不是必备的程序了，取而代之的将是直接运用逆向工程对PU泡沫或油土模型进行点资料扫描，并交由CAD系统进行编修与重建，最后进行NC或RP的加工程序，从开发角度看，这个流程中可以明显发现顺、逆向工程的差异如图2
所示。
图2
单纯全流程逆向工程会产生以下问题：资料量大、调取数据麻烦、曲面定位（Location）、曲面的连续性控制等。
采用混合式设计流程，仅需要对修改部分作局部逆向工程快速重建、从而能缩短整个设计制造的程序。
如图3所示。
图3
三、逆向设计的基本流程
图4 汽车设计项目实际流程
逆向工程是将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，逆向工程是汽车产品开发的新方式。
目前基于CAD/CAM系统的数字扫描技术为实物逆向工程提供了有力的支持，在进行数字化扫描、完成实物的3D重建后，通过NC加工就能快速地制造出模具，最终注塑得到所需的产品，通过逆向工程技术，在消化、吸收先进技术的基础上，建立和掌握自己的产品开发设计技术，进行产品的创新设计，是提高汽车设计能力和制造效率的捷径。
逆向工程的简单过程是：利用数字化扫描设备扫描实体模型，将数据导入计算机，利用逆向工程软件处理获取的点云数据，行程曲线、曲面、实体模型，对实体模型进行修正，形成最终的三维模型。
相比正向建模，逆向工程建模的速度更快，效率更高。
逆向工程队对计算机处理器、内存和显卡的性能有综合要求，特别是要保证实时数据采集和处理，必须配置较高的内存和性能强大的显卡。
1、逆向工程的结构体系
逆向工程系统主要由三部分组成:产品实物几何外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。
逆向工程中的关键技术是据采集、数据处理和模型的重建。
逆向工程流程图
(1)数据采集
数据采集是逆向工程的第一步,其方法的得当直接影响到是否能准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据,影响到重构的CAD实体模型的质量,并最终影响产品的质量。
图6 数据采集
(2)数据处理
对于获取的一系列点数据在进行CAD模型重建前,必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等处理。
图7 运用CATIA软件进行数据处理
(3)模型重建
将处理过的测量数据导入CAD系统,依据前面创建的曲线、曲面构建出原型的CAD模型。
图8 重新建模
简单理解汽车逆向设计流程：拿到实物产品----进行产品公析抄数------抄数机进行抄数数据文件STL格式-----Surfacer或Geomagic进数据处理格式为
igs------进行Pro/E等三维软件中进行绘图，当今主要流行的三维CAD软件如UG、IMAGEWARE、CATIA、I-DEAS、Pro/Engineer。
四、实例讲解
（一）逆向工程技术及其在福田重卡车身开发中应用
数据处据工作流程：对扫描数据进行处理→拼合扫描点云→以点云产生初步的表面→对杂讯点进行处理、删除→根据处理后的点云以及零件特征，进行零件三维曲面、结构重建，得到零件的三维数学模型和线架构图。
下面以福田重卡前围某零件为例说明。
图9 拼合后的扫描点云图10扫描点云生成初步的表面
图11 删除杂讯点后的扫描点云
图12 根据点云建立零件的三维数学模型和线架构
文中主要针对目前设计流程布局规划合理性进行了探讨。
结合实际项目中所遇到的障碍和问题，提出顺、逆向工程相结合的观点，从而达到优化设计流程，缩短产品研发周期的目的。
顺、逆向工程的结合不仅可以解决设计流程中的设计与实体模型互动问题，也为设计师的概念发散提供了一个可靠的实物平台。
在后续研究中，将更多考虑新兴技术，非接触扫描技术，虚拟现实技术的进一步应用。
在整个设计流程中，将虚拟与现实之间的时时互动作为一个应用重点。
部分取代现有实体模型，从而进一步缩短研发周期。
提高产品竞争力。