分析汽車行業中逆向工程的汽車儀表板開發

王亞振++劉曉鋒

摘 要：作為汽車內飾當中最為重要的構成部分，儀表板上集中了各種儀表與信號、操作開關，汽車所有操作控制和顯示都集中在儀表板上。對于駕駛員來說，設計優良的儀表板能夠在其行駛過程中為其提供各種內部信息，讓駕駛變得更加方便、安全。同時，儀表板在一定程度上也能夠體現出一輛車的風格和個性特點，更是衡量儀表板制作廠家技術與工藝水平以及藝術風格的重要指標。為此，本文就基于逆向工程的汽車儀表板開發問題展開了分析。

關鍵詞：逆向工程；汽車儀表板；開發

中圖分類號： U463 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-186-2

0 引言

作為構 成汽車的重要零部件，汽車儀表板呈現出的外表面較為復雜，不但產品的更新速度很快，對儀表板表面的質量也有著很高的要求。為此，如何在提高產品開發速度的同時使儀表板表面質量得到有效保障成為了實際生產當中亟待解決的一個問題。此種情況下，通過對已有產品進行逆向分析、研究，進而推導出該產品處理流程和功能特性以及技術規格、組織結構等設計要素的逆向工程技術被逐漸應用到汽車儀表板新產品開發當中。下面就逆向工程的汽車儀表板開發做進一步分析。

1 汽車儀表板設計方法和路線

早期的儀表板設計較為側重于功能，所以，在造型設計上較為規則和簡陋，缺少美觀性。但是隨著人們物質生活水平的提升，人們在注重性能的同時，越來越看重外觀，也就是汽車儀表板造型的美觀。同時，對儀表板表面的質量要求也從原本的B級上升到現在的A級[1]。

從儀表板的造型設計來看，最開始的時候要像整個車輛設計那樣確立一個初始布置方案，然后經由造型師在參照最初車輛總體布置中輪廓的大致尺寸分別制作出二維的效果圖與三維的油泥模型。

2 儀表板逆向設計

2.1 前期的準備

第一，剖析產品，將其結構的主要特征、整體設計思路以及建模順序確定下來。在儀表板結構主要特征的確定過程中需要對配合面和產品外形輪廓特征這樣的基本特征同諸如面和面之間過渡、凹腔、凸臺以及倒圓角這類的構造特征有明確區分，在此基礎上以基本特征為著手點生成儀表板模型的基本形狀，在此過程中要保證重點。當基本形狀生成之后，再繼續進行諸如過渡面以及凹腔、凸臺、筋條和孔等細節部位的設計。

第二，把儀表板設計過程中應遵守的指導原則確定下來。對于汽車的整體來說，任何一個零部件都是不可或缺的重要構成部分，因為有它們的存在才構成了一個有機整體。所以，在正式重構儀表板曲面之前首要考慮的問題就是在整車裝配上其與其他零部件間的協調問題，也就是說，應給那些在裝配著中具有重要作用的部位或是邊界位置設立一個統一標準[2]。

2.2 數據的獲取

要想獲得完善的數據，就需要使用ATOS進行掃描，然后把得到的數據輸入到相關的軟件當中，使用的格式是*.asc以及*.stl，所輸入的軟件一定要是Imageware的軟件當中。下附測量點云圖示圖1：

2.3 數據的預處理方式

因為汽車的儀表板中，所擁有的油泥在尺寸方面比較大，并且所呈現的形狀也非常復雜，這樣只有經過多次的反復的掃描并且配合著TRITOP相機的數碼系統。但是此種相機會拍攝到多種參考點的作標位置，因此可以對這些坐標點和各種云間點進行聯系和對應，然后在對應的基礎上讓ATOS系統中自己所帶領的軟件實現各個云點之間的融合和拼湊。結束這些工作以后還需要在Imageware軟件當中進行噪聲點的刪除項目，最后使用等距離的方法對點云進行精簡，并且把點云放在汽車裝拼中的指定位置上，以此確定產品所出模的方向。

2.4 曲面的重構

在利用逆向工程重構曲面的時候，要以面在儀表板產品上的重要程度為依據規劃好構建順序，通常來說，構建的順序為基礎面、大一點的過渡曲面、細微特征與圓角特征[3]。構建順序的不同會對整個模型重構時間以及儀表板外表面最終的質量產生直接影響。曲面的生成方法有兩種，分別是由曲線生成的曲面和由點云直線生成的曲面；曲面重構的步驟有如下幾步：一是曲面的分塊；二是創建基礎面；三是創建過渡面；四是分析、檢查曲面；五是完善模型。

若最開始的數據分塊分得好，在點云基礎上擬合曲面的方法就會很快速和直接，而且曲面生成過程中曲面的光順性以及其與點云之間的誤差都能夠得到有效控制。但此種方法的缺點是曲面的調整需要從低控制點分布的3×3調整到高階的n×n，其中n的值一般不會超過10，以致這個過程會消耗大量的時間成本。對于利用曲線生成曲面的方法來說，其關鍵點在與架構線要生成良好，若有了好的架構線，即使沒有點云做支撐，也完全可以通過這些架構線做成曲面，并能夠使精度要求得到滿足。

2.5 曲面的檢查

當曲面創建完成之后，還需要對其做誤差分析以及光順性與連續性的檢查，其中誤差的分析在曲面創建的過程當中就完成了，所以，只需要進行光順性與連續性檢查以及觸摸方向的檢測即可。下面具體介紹下光順性檢查與連續性檢查：

①光順性檢查。若一條曲線曲率半徑圖連續，各部分都是單調段，那么就可以稱其是光順的。在分析曲面光順性時主要從以下幾方面入手：一是精度要求；二是與曲率方向盡量保持一直；三是曲率比即將要做的圓角過渡半徑值大。

②連續性檢查。曲面間光順的連接有兩種，分別為整邊連接、部分連接，對兩曲面連續性做局部調整時，可對正切比例的因子進行適當調整。

2.6 三維結構的設計

當重構完表面模型以后，就能夠開始結構設計工作。汽車當中儀表板本體是由骨架與發泡部分構成的。通常發泡層的實際厚度約7毫米，能夠使基礎面向里便宜，使發泡層的厚度增加，之后再進行過渡面的添加，形成表面，最后對內表面進行封閉處理，并把曲面模型變成實體模型[4]。其中，骨架可以使用鋼骨架的形式來構成，通常實際厚度為1毫米左右，并且還要在其上布設相應的工藝孔，使得發泡層可以順利進行流通。同時骨架的設計不僅滿足實際裝配需要，還要具備一定的剛度，有效確保儀表板不會出現變形等現象。下附產品骨架圖示（圖2）：

3 結束語

汽車儀表板的造型以及表面展現出來的質量將會對車輛整體的美感與性能以及產品銷售量造成直接影響。在汽車儀表板的開發當中逆向工程已經成為了主流形式，它的應用不但有效縮短了儀表板的設計、開發周期，還使得儀表板的造型、質量得到了優化，同時，降低了新產品開發的風險和成本，大大提升了企業的競爭實力。

參 考 文 獻

[1] 汪洪清.汽車儀表板手套箱開發研究[J].汽車實用技術，2015（3）：52-55.

[2] 侯桂芳.汽車儀表板的模塊化設計[J].專用車與零部件，2015（8）：71-72.

[3] 宮文峰，黃美發.逆向工程技術的應用與研究[J].機械設計與制造，2013（1）：110-112.

[4] 陳志鴻，房海蓉，方躍法等.基于逆向工程的自由曲面涂層加工系統設計[J].機械工程學報，2014，50（9）：142-147.