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【摘要】在当今的汽车行业内，车型换代速度加快，从而对研发周期设计效率都提出了更高的要求。目前，主流的设计方式是借助计算机来进行汽车整体或者零部件的数字化设计与制造。完善汽车零部件逆向工程的关键性技术，加快技术改革实践的步伐，可有效提高工作效率、缩短车型研发周期，提高行业竞争力。本文以某车型汽车后视镜为例，探讨了逆向工程在汽车零部件中的优化设计和实际应用。
【关键词】逆向工程；汽车零部件；设计；应用
一、引言
根据国家统计局统计公报和中国汽车工业协会统计数据，2013年中国汽车产销量分别为2211.68、2198.41万辆，同比增长14.76%和13.87%，产销量均居第一。根据国内各大汽车集团2015年内总产销目标，预估2015年中国汽车销量奖达到4000万辆，与此相配套的汽车零部件行业将保持快速发展的趋势。逆向工程技术在汽车设计上应用广泛，尤其是在
进行新产品开发时，对于外车身和内饰等外形主要以自由曲面为特征的零部件的设计，遵循A级曲面标准的逆向设计已经成为标准解决方案 但是在新车研发时的竞争车型分析，以及白车身钣金件发动机底结构件等汽车零部件等的逆向设计中，需要建立参数化模型。研究结果表明逆向工程能够提高汽车零部件的精度和性能。
逆向工程（ReverseEngineering，RE）也称反求工程，通常所说的逆向工程是指实物逆向，即指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。笔者结合逆向技术推广与为企业服务的实际经验，以某车型汽车后视镜为例，介绍了实现汽车零部件逆向工程设计的方法和过程。
二、汽车后视镜逆向测量
基于汽车后视镜的外形特点，分测量前准备、测量规划和实体测量三个阶段，以实现汽车后视镜的逆向测量操作。
（一）测量前准备
由于汽车后视镜表面光洁且具有高反光性，为了增强物体表面的成像性能，在汽车后视镜逆向测量前在被测物体表面均匀地喷涂白色显影剂。测量前，还应调试测量系统，并用带有"TN"标记的标定板标定两相机参数。
（二）汽车后视镜测量规划
测量前仔细观察被测物体结构，制定合理可行的测量规划。根据汽车后视镜正反面结构不一致，柄部为安装部位结构较为复杂的特点，分两次实现后视镜的逆向测量。第一次主体测量，在汽车后视镜正反面的物体表面上粘贴足够的编码点作为测量系统多视拼合的依据，并利用体外编码块实现测量过程中的正反面过渡；第二次测量重点在补齐后视镜柄部测量数据。
（三）汽车后视镜实体测量
利用光栅投射器将特定的结构光投射到汽车后视镜表面，利用标定好的两相机同步采集相应图像，然后对图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角测量原理计算出两相机公共区域内汽车后视镜表面的三维坐标值，最终实现汽车后视镜三维轮廓的精确测量和三维数字化建模。
三、汽车后视镜逆向建模
获取汽车后视镜点数据模型后，采用逆向工程软件和正向软件相结合的方式，发挥各自的功能优势，以实现汽车后视镜的逆向建模是汽车零部件逆向工程设计过程中最关键的一环。
（一）数据处理
由于存在自然或人为测量误差、噪点等情况，要求在逆向建模前对汽车后视镜的点模型进行数据清理、数据补缺等数据处理操作。
1汽车后视镜点数据模型处理
点数据处理可快速实现点模型的清理、去噪、简化处理，从而获得完整而理想的点数据模型。汽车后视镜点数据处理过程如下：先将测量的两组点数据分别导入逆向工程软件系统，并对点云进行着色、去除编码点等体外非连接项等数据清理工作。先利用逆向工程软件的自动注册功能分别对两组点数据进行注册，消除测量误差带来的各幅点云间的间隙；再利用手动注册功能将两组点云对齐，合并为一个完整的汽车后视镜点云模型。通过去除体外孤点、减少噪音、统一采样操作进行一步实现点数据的清理、降噪与简化。通过封装命令将后视镜的点模型封装为多边形模型。
2汽车后视镜多边形模型处理
封装后的多边形模型因逆向测量时的编码点遮挡、设备抖动、测量光栅泽当等原因，存在数据缺失、模型表面质量较差等现象。利用逆向工程软件的多边形处理技术，对汽车后视镜多边形模型进行填充孔处理，并通过去除特征、打磨、松弛等操作实现多边形模型的数据补缺和光顺处理，以获得完整的理想多边形模型。
（二）汽车后视镜模型重构
汽车后视镜的逆向建模分为基于逆向工程软件的曲面模型重构和基于Pro/E5.0的参数化CAD模型重构两个阶段。
1汽车后视镜曲面模型重构
逆向工程软件提供了精确曲面、参数化曲面两种构造曲面模型的方法。根据汽车后视镜的形状特征，选择参数化曲面功能实现后视镜的曲面模型重构。进入参数曲面构造模块后，首先通过探测轮廓线命令根据曲面曲率变化实现汽车后视镜轮廓线的构造，再利用编辑轮廓线命令，优化轮廓线效果，使轮廓线形态更加符合后视镜的实际情况，实现以轮廓线为依据的汽车后视镜模型的区域分隔；其次利用延伸轮廓线和编辑延伸功能，实现各区域交界处的连接部分的创建与编辑；最后通过分类命令对各个曲面的特性进行定义，并利用拟合曲面和拟合连接功能，实现汽车后视镜初级参数曲面模型的重构。
2汽车后视镜CAD模型重构
通过参数曲面构造 模块的参数交换功能，将拟合的汽车后视镜初级曲面模型导入到Pro/E5.0中，利用其强大的参数化设计功能，通过参数修改，曲面修剪、缝合等操作提高初级曲面的表面质量和精确度，最终实现高质量的汽车后视镜CAD模型重构操作。
四、小结
本文介绍了利用三维光学测量系统和逆向工程软件实现汽车零部件逆向工程设计的方法和过程，主要涉及逆向测量、数据处理、曲面模型重构以及与CAD系统的参数转换四个方面的技术。证明了三维复杂型面光学测量系统在汽车零部件逆向设计过程中具有很高
的实用价值，及逆向工程软件与Pro/E相结合的方式完成能够满足汽车零部件逆向设计的需求。因此，将逆向工程应用于汽车零部件的优化设计中是切实可行的。
参考文献
[1]胡世杰. 逆向工程技术在汽车工业模具设计中的应用[J] . 工具技术， 2011， 45
[2]邵柳东，赵文礼，田帆.逆向工程技术及其应用研究[J]. 机电工程，2007，24
【关键词】逆向工程；汽车零部件；设计；应用
一、引言
根据国家统计局统计公报和中国汽车工业协会统计数据，2013年中国汽车产销量分别为2211.68、2198.41万辆，同比增长14.76%和13.87%，产销量均居第一。根据国内各大汽车集团2015年内总产销目标，预估2015年中国汽车销量奖达到4000万辆，与此相配套的汽车零部件行业将保持快速发展的趋势。逆向工程技术在汽车设计上应用广泛，尤其是在
进行新产品开发时，对于外车身和内饰等外形主要以自由曲面为特征的零部件的设计，遵循A级曲面标准的逆向设计已经成为标准解决方案 但是在新车研发时的竞争车型分析，以及白车身钣金件发动机底结构件等汽车零部件等的逆向设计中，需要建立参数化模型。研究结果表明逆向工程能够提高汽车零部件的精度和性能。
逆向工程（ReverseEngineering，RE）也称反求工程，通常所说的逆向工程是指实物逆向，即指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。笔者结合逆向技术推广与为企业服务的实际经验，以某车型汽车后视镜为例，介绍了实现汽车零部件逆向工程设计的方法和过程。
二、汽车后视镜逆向测量
基于汽车后视镜的外形特点，分测量前准备、测量规划和实体测量三个阶段，以实现汽车后视镜的逆向测量操作。
（一）测量前准备
由于汽车后视镜表面光洁且具有高反光性，为了增强物体表面的成像性能，在汽车后视镜逆向测量前在被测物体表面均匀地喷涂白色显影剂。测量前，还应调试测量系统，并用带有"TN"标记的标定板标定两相机参数。
（二）汽车后视镜测量规划
测量前仔细观察被测物体结构，制定合理可行的测量规划。根据汽车后视镜正反面结构不一致，柄部为安装部位结构较为复杂的特点，分两次实现后视镜的逆向测量。第一次主体测量，在汽车后视镜正反面的物体表面上粘贴足够的编码点作为测量系统多视拼合的依据，并利用体外编码块实现测量过程中的正反面过渡；第二次测量重点在补齐后视镜柄部测量数据。
（三）汽车后视镜实体测量
利用光栅投射器将特定的结构光投射到汽车后视镜表面，利用标定好的两相机同步采集相应图像，然后对图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角测量原理计算出两相机公共区域内汽车后视镜表面的三维坐标值，最终实现汽车后视镜三维轮廓的精确测量和三维数字化建模。
三、汽车后视镜逆向建模
获取汽车后视镜点数据模型后，采用逆向工程软件和正向软件相结合的方式，发挥各自的功能优势，以实现汽车后视镜的逆向建模是汽车零部件逆向工程设计过程中最关键的一环。
（一）数据处理
由于存在自然或人为测量误差、噪点等情况，要求在逆向建模前对汽车后视镜的点模型进行数据清理、数据补缺等数据处理操作。
1汽车后视镜点数据模型处理
点数据处理可快速实现点模型的清理、去噪、简化处理，从而获得完整而理想的点数据模型。汽车后视镜点数据处理过程如下：先将测量的两组点数据分别导入逆向工程软件系统，并对点云进行着色、去除编码点等体外非连接项等数据清理工作。先利用逆向工程软件的自动注册功能分别对两组点数据进行注册，消除测量误差带来的各幅点云间的间隙；再利用手动注册功能将两组点云对齐，合并为一个完整的汽车后视镜点云模型。通过去除体外孤点、减少噪音、统一采样操作进行一步实现点数据的清理、降噪与简化。通过封装命令将后视镜的点模型封装为多边形模型。
2汽车后视镜多边形模型处理
封装后的多边形模型因逆向测量时的编码点遮挡、设备抖动、测量光栅泽当等原因，存在数据缺失、模型表面质量较差等现象。利用逆向工程软件的多边形处理技术，对汽车后视镜多边形模型进行填充孔处理，并通过去除特征、打磨、松弛等操作实现多边形模型的数据补缺和光顺处理，以获得完整的理想多边形模型。
（二）汽车后视镜模型重构
汽车后视镜的逆向建模分为基于逆向工程软件的曲面模型重构和基于Pro/E5.0的参数化CAD模型重构两个阶段。
1汽车后视镜曲面模型重构
逆向工程软件提供了精确曲面、参数化曲面两种构造曲面模型的方法。根据汽车后视镜的形状特征，选择参数化曲面功能实现后视镜的曲面模型重构。进入参数曲面构造模块后，首先通过探测轮廓线命令根据曲面曲率变化实现汽车后视镜轮廓线的构造，再利用编辑轮廓线命令，优化轮廓线效果，使轮廓线形态更加符合后视镜的实际情况，实现以轮廓线为依据的汽车后视镜模型的区域分隔；其次利用延伸轮廓线和编辑延伸功能，实现各区域交界处的连接部分的创建与编辑；最后通过分类命令对各个曲面的特性进行定义，并利用拟合曲面和拟合连接功能，实现汽车后视镜初级参数曲面模型的重构。
2汽车后视镜CAD模型重构
通过参数曲面构造 模块的参数交换功能，将拟合的汽车后视镜初级曲面模型导入到Pro/E5.0中，利用其强大的参数化设计功能，通过参数修改，曲面修剪、缝合等操作提高初级曲面的表面质量和精确度，最终实现高质量的汽车后视镜CAD模型重构操作。
四、小结
本文介绍了利用三维光学测量系统和逆向工程软件实现汽车零部件逆向工程设计的方法和过程，主要涉及逆向测量、数据处理、曲面模型重构以及与CAD系统的参数转换四个方面的技术。证明了三维复杂型面光学测量系统在汽车零部件逆向设计过程中具有很高
的实用价值，及逆向工程软件与Pro/E相结合的方式完成能够满足汽车零部件逆向设计的需求。因此，将逆向工程应用于汽车零部件的优化设计中是切实可行的。
参考文献
[1]胡世杰. 逆向工程技术在汽车工业模具设计中的应用[J] . 工具技术， 2011， 45
[2]邵柳东，赵文礼，田帆.逆向工程技术及其应用研究[J]. 机电工程，2007，24