用Imageware进行车身A级曲面设计 -

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表时间:2007-07-03 人气:1

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近年来，在汽车制造行业中的车身设计A级曲面成为人们普遍关注的话题。A级曲面（文中简称A面）一词最初是由法国达索公司在开发CAD/CAM 软件CATIA时提出并开始应用的，是指对曲面质量要求较高或有特殊要求的一类曲面。早期的汽车工业对车身曲面有这样的规定：车身外表面，白车身为A面；依次往下不重要的面为B面，如内饰面；不可见的面为C面。但是随着美学和舒适性的要求日益提高，汽车内饰件也要求达到A面的特征。因此更加合理的A级曲面定义应为：所有可见表面都要成为A面；不可见表面为B面。

一、A面的设计准则

A面代表着曲面的质量，这容易使人想到光顺曲面，不过对A面的要求要比一般的光顺曲面更加严格。从工艺上讲，A面必须符合相邻曲面间的间隙在0.005mm以下，切率改变在0.16度以下，曲率改变在0.005度以下的标准，这样才能确保曲面的环境反射不会有问题。当对曲面进行高光线评估时，显亮的曲线应该有一个共同的曲率特征，即等高线连续且过度均匀、逐渐的发散或收缩，而不是一下子汇集消失到一点。从美学角度的考虑，A面应该满足和光顺曲面相同的要求，即避免在光滑表面上出现突然的凸起、凹陷等缺陷；曲面过渡时，应至少是满足G2连续。

在车身曲面创建中，应尽可能以整体来进行，先不考虑具体的零部件分块，将整个车身外形曲面视为由一组互相连续的曲面片构成的凸壳，在保证各曲面片及拼接关系满足A面要求的情况下，再详细考虑车身的细节特征。按车身覆盖面积和造型优先级分，曲面元素可分为基础面（如车门玻璃面、顶盖和挡风）和特征细节（如棱线和倒角）两类。

设计基础面时，严禁采用非四边域的形式构建。其U/V段数必须为1，如果是Bezier曲面，其阶数不能超过7；如果是B样条曲面，其阶数不应超过6。构建初始，必须先确定曲面是否对称，以及U/V是否正交。大部分基础面是单凸曲面，这类曲面可分为球形面（高斯曲率为正）和鞍形面（高斯曲率为负）两种。如果基础面非单凸（如S形，多为过渡面），必须在构建时就加以明确。以曲线为基础构造基础面时，曲线在保证高质量的同时务必要简洁。建模前应先确定参数化方式，以避免建立曲面时产生交叉节点或增加数据量。对于特征细节，则需要求其位置、消失区域与造型设计完全一致即可。

二、Imageware软件及其特点

1.Imangeware软件介绍

Imageware是著名的逆向工程软件，广泛应用于汽车、航空和消费家电等领域。它的发展方向是将高级造型技术和创意思维推向广义的设计、逆向工程和潮流市场，其最终结果就是使加速设计、工程和制造的集成、速度和效率达到高水平的解决方案。允许设计者自由地凭直觉创建，同时能够在3D环境下快速地探究和评估形状设计。在捕捉物理模型的设计意图和快速后续应用方面（如FEA或CAE创建曲面，构造完美的高质量曲面，或是检测几何的质量和精度方面），能够满足艺术家、设计师和工程师对自由曲面造型的严格的要求。

2.Imageware构建曲面的特点

Imageware能够最大程度地保证构建模型的美观、真实和曲面的光顺。通过直觉造型工具，使用者可以利用曲线、曲面或者测量点来创建自由几何。动态曲面修改工具则允许设计变更以交互的方式进行探究，并立即将设计所蕴涵的美学和工程信息可视化。实时诊断工具的使用对加工前的曲面质量提供了全面的分析，包括视觉上的分析和定量分析，消除了产生错误猜测的可能。这些工具可作为一种手段来识别曲面曲率和高光效果，以发现曲面瑕疵、偏差和缺陷。高效的连接性管理工具则保证了曲面间的完美过渡。

三、Imageware构建A面的方法

1.点云数据规划

Imageware能够用高斯滤波法滤去点云数据中的噪声，再将数据拼接成一个整体，然后对全部点云数据进行规划。其中点云数据分割是规划中的重要环节。如果数据分块得当，不仅曲面的建构会变得简单，A面的光顺性也会得到很大提高。曲率分析法是数据分块的一种常用方法。车身表面的棱线和过渡线可以通过曲率的变化加以判定。

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