面向復(fù)雜工程約束的車身A級曲面重建及優(yōu)化研究.pdf

1、在工程實(shí)踐中基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的自動(dòng)曲面重構(gòu)，是目前車身造型設(shè)計(jì)、改型設(shè)計(jì)、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)手段。逆向設(shè)計(jì)縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，顯著提升了逆向設(shè)計(jì)的效率。在車身開發(fā)過程中，通過云點(diǎn)數(shù)據(jù)重建A級曲面是工程設(shè)計(jì)人員無法繞過的重要環(huán)節(jié)。A級曲面是車身模型中對曲面質(zhì)量具有較高要求或特殊要求的一類曲面。但在車身逆向重構(gòu)過程中，自動(dòng)化的重構(gòu)功能并未的到廣大設(shè)計(jì)人員的接受。設(shè)計(jì)師仍然要手動(dòng)進(jìn)行建模，耗時(shí)耗力的進(jìn)行調(diào)整模型。
　　造成這種現(xiàn)

2、象的原因主要有以下方面：A級曲面質(zhì)量總體上仍屬于美學(xué)范疇，其定義和概念是模糊的。雖然在工程上定義了A級曲面必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)，但滿足標(biāo)準(zhǔn)的曲面是否為A級曲面則基于設(shè)計(jì)師和造型師的主觀評價(jià)。因此在構(gòu)建A級曲面的過程中，工程設(shè)計(jì)人員的充分參與是必要的。另一方面，當(dāng)前商業(yè)化的逆向工程軟件更傾向于提供一種簡單、高效、統(tǒng)一的解決方案。但車身曲面重構(gòu)是一件具有強(qiáng)烈工程背景的設(shè)計(jì)過程，難以通過簡單地形態(tài)、單一的方式呈現(xiàn)。同時(shí)，一般的逆向軟件所提供的結(jié)果為

3、非參數(shù)化的模型，這限制了工程師進(jìn)一步的修改和調(diào)整，不便于工程設(shè)計(jì)人員接手。因此，目前商業(yè)化的解決方案無法適應(yīng)這種復(fù)雜的工程情境的。
　　針對以上問題，本文嘗試在逆向工程領(lǐng)域使用優(yōu)化迭代的思路來解決實(shí)際問題。通過對數(shù)模設(shè)置約束、目標(biāo)的方式，將工程約束復(fù)雜評價(jià)指標(biāo)引入逆向過程中，將傳統(tǒng)的逆向問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題。同時(shí)，將優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)約束的控制權(quán)交給工程師，確保了工程師對曲面質(zhì)量的全面把握。本文利用計(jì)算機(jī)快速計(jì)算的優(yōu)勢進(jìn)行優(yōu)化迭代，取代

4、工程設(shè)計(jì)人員基于復(fù)雜約束和評價(jià)指標(biāo)的反復(fù)修改。另外，本文從建模方式入手，對建模方式進(jìn)行歸納、分類，形成模板，針對不同模板對應(yīng)的手工建模，設(shè)計(jì)不同的迭代方法。
　　本研究是基于汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用的Siemens NX平臺，引入知識工程（Knowledge Fusion）的理念，結(jié)合常規(guī)二次開發(fā)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。本文通過車身上較為典型的兩種曲面為例，介紹了模板的構(gòu)建方式和優(yōu)化流程。根據(jù)不同的曲面模板，給出配套的自動(dòng)化建模方式，以及工程目標(biāo)以