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文档简介
基于逆向工程的汽车驾驶室曲面逆向重构及结构设计学生:班级:指导老师:开题报告目录一、课题的背景、目的及意义二、近年来国内外研究现状1.国外逆向工程历史和发展现状2.国内逆向工程历史和发展现状三、设计方案的可行性分析和预期目标1.研究内容2.技术路线3.可行性分析4.预期目标四、所需要的仪器设备、材料五、参考文献六、课题分阶段进度计划一、课题的背景、目的及意义:1.课题背景:
我国是一个人口大国和汽车大国。随着人们生活水平的不断提高,对汽车的需求已不在仅仅满足于其性能,开始对汽车的多样性和个性化提出了更高的需求。传统的汽车设计方法一不能满足人们的个性需求,而且还制约着汽车的更新速度和汽车产业的发展。逆向工程技术作为一种新兴的技术在产品设计、开发、优化、定型等方面,都有很大的作用,该技术可以快速的重现国外的先进车身模型设计,进而快速地吸收国内外汽车车身设计的先进技术和设计理念,并经过车身设计师的二次开发,达到快速响应市场的目的。2.课题目的:
(1)熟练掌握基于逆向工程的汽车驾驶室曲面重构和结构设计流程、基本方法和关键技术。(2)熟练掌握基于逆向工程的汽车驾驶室曲面重构和结构设计的UG软件和CATIA软件的使用。(3)培养能够运用已学知识,分析和解决课题中遇到的技术问题的能力。3.课题意义:
通过对该课题的学习和研究,了解到逆向工程能提高工业产品设计水平,缩短研发周期,增强产品的市场竞争力。对设计人员来讲,传统方法与逆向工程的结合,能够提高设计人员的设计水平。对向中国这种发展中国家而言能够大大的缩短与发达国家在产品设计领域的差距。二、近年来国内外研究现状:1.国外逆向工程历史和发展现状
通用汽车公司早在20世纪六七十年代就开始了逆向工程软件的开发使用,这一时期软件都是企业内部开发,应用范围也局限于汽车外形的处理。日本也在20世纪六十年代开始使用逆向工程技术,并为日本的经济振兴,进而创造和开发各种新产品奠定了良好的基础。目前市场产品中较为著名的四大逆向工程软件是美国EDS的Imageware、美国雨滴公司的GeomagicStudio、英国DELCAM公司的CopyCAD和韩国NUS公司出品的逆向工程软件RapidForm[4]。CATIA软件是由法国Dassault公司开发的产品.由于其良好的集成环境及强大的曲面设计能力,越来越多的人开始用CATIA软件进行逆向工程设计。逆向工程在汽车产业的使用更丰富了国外的一些大型企业和汽车设计公司的汽车车身创意和造型能力。他们在一个月内可以开发几时或者上百款汽车车身,大大增加了市场竞争力,繁荣了自己的品牌。
2.国内逆向工程历史和发展现状
在国内一些学者和研发单位也开展了对逆向工程的研究,但是由于起步较晚,大部分市场依然被国外技术占领。
国内的逆向工程研究主要在高校,较为代表性的有上海交通大学国家工程模具中心的集成系统和自动建模技术、西安交通大学CIMS中心的面向CMM的逆向工程测量方法和基于线结构光视觉传感器的光学坐标测量机的研究、南京航空航天大CAD/CAM工程研究中心的基于海量散乱点三角网络面重建和自动建模方法、浙江大学生产工程研究所的三角面片建模和华中科技大学的曲面测量与重建和等。
在逆向技术软件研究上,国内主要也是集中在高校(如清华大学、西北工业大学、浙江大学等),如浙江大学的RE—SOFT反求软件系统。国内的逆向工程工具主要有青鸟程序理解系统JBPAS(JadeBirdProgramAnalysisSystem),是青鸟Ò型系统的组成部分。
三、设计方案的可行性分析和预期目标:1.研究内容:
(1)分析汽车驾驶室的曲面和结构,确定每个表面的连续性和光顺性要求以及驾驶室顶盖结构要求。(2)对所提供的汽车驾驶室点云数据进行处理。(3)运用UG和CATIA软件对驾驶室点云做曲面重构和顶盖结构设计,并对其优化处理。(4)分析比较两种软件的优缺点,为以后工作软件使用选择作参考。2.技术路线:(1)收集点云数据,并对其预处理。
包括点云去噪(剔除图形上的坏点)、数据精简(均匀简化、弦高距离简化、空间距离简化、弦偏差简化等)、多视点云数据对齐。(2)点云分块,将大面和过渡面分开以便进行曲面构建。过渡面大面过渡面过渡面过渡面(3)先对大面做逆向重建,再对过渡面做曲面重建,并对生成的平面进行裁剪等处理。过度面大面CATIA做曲面
用catia做曲面,在快速曲面成型模块完成。首先要激活要做的面的点云,然后寻找曲面过渡的地方,再根据过渡曲线做出3D曲线,并对曲线做去率和距离分析,依次构建曲线形成闭合区域,再对该区域刷取点云,进行强力贴合,形成曲面。UG做面先对曲面分析,再创建四点曲面,然后对四点曲面分析,最后对该平面做X成型。过渡曲面这种多面相交的复杂过渡曲面应该尽可能细分,使得曲面连接光顺效果良好。可以使用截面方法、网格曲线和桥接曲线方法,一般次数为3~5次,保证相切连续。过渡圆角曲面的光顺:面倒圆法、软倒圆法和样式圆角法。(4)将构建好的曲面通过缝合等操作生成完整驾驶室曲面(5)曲面光顺检测和调整。
利用光顺表面反射斑马线来检验曲面的光顺并对一些光顺不好的曲面做调整。斑马纹规则顺畅,说明曲面光滑连续,去面间过渡没有锐边,曲率变化均匀。一般会出现G0连续、G1连续、G2连续。ClassA面(G2及以上)是各汽车厂商追求的目标。如果不满足光顺要求需要调节控制点,增加次数。Go连续G1连续G2连续(6)驾驶室结构设计(顶盖结构部分)
在实验室实际观察驾驶室结构,包括顶盖总成、后围总成、前围总成、地板总成、驾驶室总成。由于再对驾驶室全部结构设计不可能全部完成,因此取代表性的顶盖部分做结构设计。顶盖总成前围总成侧围总成后围总成地板总成车门总成顶盖结构设计
对驾驶室结构设计时要才用正逆向结合的方法,在实验室实际测量顶盖结构部分的实际数据,然后在cad软件做出实体模型,再和驾驶室曲面结构贴合,合理选择安装位置和焊接点。实体建模在UG软件中,首先根据实际测得数据做出结构草图,然后对其进行拉伸获得实体模型,不同组件要在连接处做配合处理。也可以在CATIA软件中作钣金件造型。3.可行性分析:自身条件:基本掌握UG、CATIA软件的基础应用外界条件:DELL笔记本、工作场地、参考文献充足、老师提供帮助。不足之处:对UG、CATIA软件的曲面造型还不够熟练。4.预期目标:
运用UG、CATIA软件基于逆向工程对汽车驾驶室曲面重构和结构设计,最后得到CAD模型。分析比较UG、CATIA软件在逆向工程的应用和优缺点。四、所需要的仪器设备、材料:笔记本、汽车驾驶室点云数据、UG和CATIA软件。五、参考文献[1]栗全庆,王宏,张英杰,等.实物反求工程的关键技术分析[J].机械设计,1999,6(6):4-7.[2]李江雄,柯映林,程耀东.基于实物的复杂曲面产品反求工程中的CAD建模技术[J].中国机械工程,1999,10(4):390-394.[3]刘伟军,孙玉文.逆向工程原理、方法及应用[M].北京:机械工业出版社,2009[4]蔚敬斌.逆向工程技术及应用[B].机械管理开发,2006[5]齐宝军.CADCAE在汽车覆盖件成形中的应用.硕士论文.西南林学院,2009[6]曹峰.CADCAM技术在逆向工程中的应用研究.硕士论文.华北电力大学,2011[7]林有娣.汽车车身逆向工程关键技术的研究及应用.硕士论文.北京信息科技大学,2008[8]张甲瑞,张晋西,赵利华,邱骞,蒋定明.汽车后背门逆向反求与成形分析.现代机械,2010[9]赵宇明,张国忠,于哲峰.逆向设计中点云处理的应用技术研究.研究·开发,2005[10]王正如梁晋王立忠基于逆向工程的汽车覆盖件CAD建模技术研究.机械设计与制造.2010[11]荀斌.CATIA曲面造型技术在汽车产品设计中的应用[J].机械开发,1999,(3):53-55.[12]冉险生,黄泽好,林立基于CATIAV5的ATV曲面逆向设计,重庆理工大学学报(自然科学),2001[13]赵宇明汽车造型设计中曲面重建方法的应用研究.博士学位论文.东北大学,2005[14]赵柳,纪丽婷等逆向工程中点云数据的曲面重构方法研究,电子测试,2010[15]徐家川李迪李旭汽车车身A级曲面的表示与次数选择.··材料·工艺·设备··2010[16]张欣宇基于逆向工程的汽车外形设计方法的应用研究.硕士学位论文.武汉理工大学,2008[17]姜元庆,刘佩军.UG/Imageware逆向工程培训教程.北京:清华大学出版社,2003[18]张海,周新建.逆向工程中关键技术的研究现状和发展趋势.河南科技大学学报,第26卷第4期[19]黄天泽,黄金陵.汽车车身结构与设计.北京:机械工业出版社,1997[20]刘之生,黄纯颖.反求工程技术.机械工业出版社.1992.参考文献[21]谢龙汉.UGNX曲面造型基础教程.北京:人民邮电出版社,2006[22]李书生.汽车车身造型设计方法的研究:[硕士学位论文].沈阳:沈阳工业大学,2005[23]周天瑞主编.汽车覆盖件冲压成形技术,北京:机械工业出版社,2000.6[24]占建云,徐红兵,任乃飞.基于Atos的光学扫描测量.工具技术,2006[25]沈立.反求工程中数据云对正和多视角拼合技术的研究和实践.上海交通大学硕士学位论文.2001[26]王峰.汽车车身曲面反求中点云分块方法研究及应用:[硕士学位论文].山东:山东理工大学,2006[27]R.R.Martin,I.A.Stroud,A.D.Marshall.DataReductionforReverseEngineering.RECCAD,DeliverableDocument1COPERUNICUSProject,No1068.1996[28]K.H.Lee,H.Woo,T.Suk.DataReductionMethodsforReverseEngineering.International
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1第1周翻译专业资料完成外文翻译2第2周收集资料,写文献综述完成文献综述初稿并提交终稿3第3周填写开题报告完成WORD版开题报告和PPT版开题报告4第4-6周学习UG、CATIA软件的曲面逆向造型掌握UG、CATI
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