catia的汽车引擎盖内外板逆向三维建模【字数：12795】
摘 要随着科学技术的不断发展，逆向工程技术已经比较完备。本文以汽车引擎盖内外板为研究对象，对其进行逆向三维建模。整个工作过程需要获取引擎盖内外板的点云数据，以点云为后续操作的基础。本文通过介绍几种点云的获取方法，选取最为便捷的方法可以有效地节约时间成本，并能保证获取到点云数据的质量。之后大部分的操作都建立在使用CATIA的基础之上。使用CATIA软件，能够利用事先采集到的汽车引擎盖内外板的点云数据，完成汽车引擎盖内外板的数字化建模，绘制出引擎盖内外板的完整曲面。建模过程分为两步，也就是分别去进行内板和外板的逆向建模。在建模完成之后，需要对引擎盖内外板的曲面进行质量分析，以确保三维建模的准确性。在逆向建模的过程中，可以了解引擎盖设计的构造意图，缩短具有复杂曲面的汽车引擎盖内外板件的研发周期。
Key words: Reverse engineering; Hood; Digital modeling 目录
1、绪论 1
1.1汽车覆盖件设计发展历程 1
1.2逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义 4
1.3逆向工程的要求与原则 5
1.4逆向工程的发展趋势 6
1.5课题的研究目的及意义 7
2.CATIA软件的介绍及应用 8
2.1 CATIA软件简介 8
2.2 CATIA在汽车引擎盖设计中的应用 9
3.汽车引擎盖逆向建模 10
3.1汽车引擎盖点云获取介绍 10
3.2利用三维激光扫描仪对选取的汽车引擎盖进行点云扫描 11
3.3整理引擎盖点云 11
3.4汽车引擎盖逆向建模 15
3.4.1汽车引擎盖外板逆向建模 15
3.4.2汽车引擎盖内板逆向建模 20
4.汽车引擎盖曲面的质量检查 25
5.总结 27
参考文献 28
致谢 29
1、绪论
在科技与经济齐头并进高速发展的今天，汽车行业的发展也是日新月异。现如今，新能源汽车采用的电动机技术已经逐渐成熟，而传统的内燃机也会逐渐的被市场淘汰。今年5G技术逐步在社会上推行，汽车自动驾驶的理想 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
也在快速发展直至实现普及。这些新的科技力量让汽车行业正在进行一场具有冲击性的变革，而在变革中被提及最多的就是“新四化”。新四化是大多数汽车企业对汽车行业未来发展的一种总结，基本来说就是“电动化、互联化、共享化、智能化”[1]。国内外的汽车行业为了在这场变革中紧跟时代趋势，许多车企包括互联网企业都在朝着新四化的发展方向布局，行业内的每一道制造工艺也是在不断优化进步，本文就选取汽车覆盖件这一方面进行设计研究。
1.1汽车覆盖件设计发展历程
1886年1月29日是世界历史上尤为重要的一天，这一天被公认为是汽车的诞生之日，德国的一位工程师卡尔本茨（我们称他为现代汽车之父）制造出了世界第一辆单缸四冲程的0.9马力的近现代汽油机三轮汽车，如图1.1所示。外部构造比较简单，基本不涉及较为复杂的汽车外观覆盖件。
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图1.1 第一代三轮汽车
随着时代的迁移和科技的发展，汽车的外部造型和内部器件也在不断地优化更新，到了20世纪初期出现了T型车。在1913年，美国著名的汽车公司福特公司就已经开始大批量的生产箱型汽车，箱型汽车类似于过去的那种的马车[2]。如图1.2所示，区别是用发动机作为了汽车的动力，加之车身覆盖件用金属外壳和玻璃材料构成。
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图1.2 箱型外形汽车
汽车车身外形的发展也是根据人机工程学，空气动力学，流体力学，工业造型美学等学科的一步步优化，最后使汽车的外形和性能更加完善[3]。到了20世纪30年代出现了甲壳虫汽车。在1934年，美国的克莱斯勒公司生产的小型客车也就是甲壳虫汽车，如图1.3，属于首次将车身覆盖件的外形设置为流线型。
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图1.3 甲壳虫外形汽车
紧接着在20世纪50年代，那时候为了创造更加舒服温馨的乘坐空间，随之船型车身的轿车也逐步出现在汽车行业，如图1.4在它的进一步完善和发展的过程中，这种汽车外形就成为了当代轿车造型的主流外形，并且在市场上颇受好评。
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图1.4 船型外形汽车
但是船型汽车也存在着一些问题，比如尾部空气涡流，汽车后轮的附着力较大的问题，美国的别克公司就在船型汽车的基础上改进设计出了鱼型汽车。
汽车的覆盖件外形从之前的鱼型进一步发展到现在的楔型以后，一直存在的汽车行驶升力的问题，基本上得到了完美解决，可是人类追求完美的心态是永不满足的，加之锐意进取的探索过程，21世纪，在基本解决轿车的升力问题以后，汽车行业开始从改变轿车的基本概念上做起了文章，随之出现了新型的轿车如图1.5——多用途轿车（Multi Purpose Vehicle即MPV，我国称之为“子弹头型汽车”）。
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图1.5 鱼型外形汽车
纵览汽车车身外形设计的发展历程，汽车车身覆盖件同样也是在不断地优化，更加符合力学原理，适应各种行驶状况，不仅在美观的基础上添加了时尚设计，还在材料性能上做出了突破性进展。
而对于汽车的覆盖件，它包括的部分有发动机引擎盖，行李舱盖，车顶盖，车门外板，底盘，这些构成了驾驶室。车身外部覆盖件的材质是由各种构件金属板制成的。如图1.6所示，按功能和部位汽车覆盖件可划分为内部覆盖件、外部覆盖件和骨架覆盖件三类。其中汽车外部覆盖件基本包括：
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图1.6 汽车外形覆盖件
本文就从汽车外部覆盖件中选取出发动机引擎盖内外板来进行逆向探究，从而加强我们对汽车车身外形设计方面的了解。
1.2逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义
首先，需要对逆向工程有一个了解，它是一种让产品设计技术再现的过程，就是将一项目标产品进行逆向分析和研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，然后制作出功能相贴近，但又不完全一样的产品[4]。逆向工程的起源是来自于早年商业和军事领域中的硬件分析。
而对于汽车的覆盖件就是需要使用逆向技术进行优化设计，逆向工程队对汽车覆盖件设计的主要目的是在不能轻易获得汽车覆盖件必要的生产信息的情况下，直接从汽车成品来分析，进而推导出汽车覆盖件的设计原理。
汽车外部覆盖件的优化设计十分需要逆向工程的技术支持，通过逆向工程可以根据快速的获取的汽车成品点云数据进行分析研究，节约了信息获取的局限性，大大的提高了工作效率，同时也节约了资源，防止破坏性试验造成的资源的浪费[5]。最重要的是，此次使用逆向工程技术，对汽车覆盖件的逆向造型不仅可以弥补传统设计上存在的技术缺陷，方便后期的修改完善，大量的缩短了产品设计时间，从而降低生产成本。同时逆向工程技术和快速成型技术的结合，即CAD/CATIA的综合运用已经使我国汽车制造业产生前所未有的本质变化[6]。
Key words: Reverse engineering; Hood; Digital modeling 目录
1、绪论 1
1.1汽车覆盖件设计发展历程 1
1.2逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义 4
1.3逆向工程的要求与原则 5
1.4逆向工程的发展趋势 6
1.5课题的研究目的及意义 7
2.CATIA软件的介绍及应用 8
2.1 CATIA软件简介 8
2.2 CATIA在汽车引擎盖设计中的应用 9
3.汽车引擎盖逆向建模 10
3.1汽车引擎盖点云获取介绍 10
3.2利用三维激光扫描仪对选取的汽车引擎盖进行点云扫描 11
3.3整理引擎盖点云 11
3.4汽车引擎盖逆向建模 15
3.4.1汽车引擎盖外板逆向建模 15
3.4.2汽车引擎盖内板逆向建模 20
4.汽车引擎盖曲面的质量检查 25
5.总结 27
参考文献 28
致谢 29
1、绪论
在科技与经济齐头并进高速发展的今天，汽车行业的发展也是日新月异。现如今，新能源汽车采用的电动机技术已经逐渐成熟，而传统的内燃机也会逐渐的被市场淘汰。今年5G技术逐步在社会上推行，汽车自动驾驶的理想 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
也在快速发展直至实现普及。这些新的科技力量让汽车行业正在进行一场具有冲击性的变革，而在变革中被提及最多的就是“新四化”。新四化是大多数汽车企业对汽车行业未来发展的一种总结，基本来说就是“电动化、互联化、共享化、智能化”[1]。国内外的汽车行业为了在这场变革中紧跟时代趋势，许多车企包括互联网企业都在朝着新四化的发展方向布局，行业内的每一道制造工艺也是在不断优化进步，本文就选取汽车覆盖件这一方面进行设计研究。
1.1汽车覆盖件设计发展历程
1886年1月29日是世界历史上尤为重要的一天，这一天被公认为是汽车的诞生之日，德国的一位工程师卡尔本茨（我们称他为现代汽车之父）制造出了世界第一辆单缸四冲程的0.9马力的近现代汽油机三轮汽车，如图1.1所示。外部构造比较简单，基本不涉及较为复杂的汽车外观覆盖件。
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图1.1 第一代三轮汽车
随着时代的迁移和科技的发展，汽车的外部造型和内部器件也在不断地优化更新，到了20世纪初期出现了T型车。在1913年，美国著名的汽车公司福特公司就已经开始大批量的生产箱型汽车，箱型汽车类似于过去的那种的马车[2]。如图1.2所示，区别是用发动机作为了汽车的动力，加之车身覆盖件用金属外壳和玻璃材料构成。
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图1.2 箱型外形汽车
汽车车身外形的发展也是根据人机工程学，空气动力学，流体力学，工业造型美学等学科的一步步优化，最后使汽车的外形和性能更加完善[3]。到了20世纪30年代出现了甲壳虫汽车。在1934年，美国的克莱斯勒公司生产的小型客车也就是甲壳虫汽车，如图1.3，属于首次将车身覆盖件的外形设置为流线型。
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图1.3 甲壳虫外形汽车
紧接着在20世纪50年代，那时候为了创造更加舒服温馨的乘坐空间，随之船型车身的轿车也逐步出现在汽车行业，如图1.4在它的进一步完善和发展的过程中，这种汽车外形就成为了当代轿车造型的主流外形，并且在市场上颇受好评。
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图1.4 船型外形汽车
但是船型汽车也存在着一些问题，比如尾部空气涡流，汽车后轮的附着力较大的问题，美国的别克公司就在船型汽车的基础上改进设计出了鱼型汽车。
汽车的覆盖件外形从之前的鱼型进一步发展到现在的楔型以后，一直存在的汽车行驶升力的问题，基本上得到了完美解决，可是人类追求完美的心态是永不满足的，加之锐意进取的探索过程，21世纪，在基本解决轿车的升力问题以后，汽车行业开始从改变轿车的基本概念上做起了文章，随之出现了新型的轿车如图1.5——多用途轿车（Multi Purpose Vehicle即MPV，我国称之为“子弹头型汽车”）。
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图1.5 鱼型外形汽车
纵览汽车车身外形设计的发展历程，汽车车身覆盖件同样也是在不断地优化，更加符合力学原理，适应各种行驶状况，不仅在美观的基础上添加了时尚设计，还在材料性能上做出了突破性进展。
而对于汽车的覆盖件，它包括的部分有发动机引擎盖，行李舱盖，车顶盖，车门外板，底盘，这些构成了驾驶室。车身外部覆盖件的材质是由各种构件金属板制成的。如图1.6所示，按功能和部位汽车覆盖件可划分为内部覆盖件、外部覆盖件和骨架覆盖件三类。其中汽车外部覆盖件基本包括：
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图1.6 汽车外形覆盖件
本文就从汽车外部覆盖件中选取出发动机引擎盖内外板来进行逆向探究，从而加强我们对汽车车身外形设计方面的了解。
1.2逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义
首先，需要对逆向工程有一个了解，它是一种让产品设计技术再现的过程，就是将一项目标产品进行逆向分析和研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，然后制作出功能相贴近，但又不完全一样的产品[4]。逆向工程的起源是来自于早年商业和军事领域中的硬件分析。
而对于汽车的覆盖件就是需要使用逆向技术进行优化设计，逆向工程队对汽车覆盖件设计的主要目的是在不能轻易获得汽车覆盖件必要的生产信息的情况下，直接从汽车成品来分析，进而推导出汽车覆盖件的设计原理。
汽车外部覆盖件的优化设计十分需要逆向工程的技术支持，通过逆向工程可以根据快速的获取的汽车成品点云数据进行分析研究，节约了信息获取的局限性，大大的提高了工作效率，同时也节约了资源，防止破坏性试验造成的资源的浪费[5]。最重要的是，此次使用逆向工程技术，对汽车覆盖件的逆向造型不仅可以弥补传统设计上存在的技术缺陷，方便后期的修改完善，大量的缩短了产品设计时间，从而降低生产成本。同时逆向工程技术和快速成型技术的结合，即CAD/CATIA的综合运用已经使我国汽车制造业产生前所未有的本质变化[6]。
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