车身造型设计之表面构建技术的研究

论文摘要

现代企业竞争的加剧，使得新产品的开发关系到企业的命脉。产品的设计流程的合理性直接关系到设计的成败与周期。汽车制造业常常采用对在生产的车型进行“改头换面”的改型设计方法不断地快速推出新车型。当然，“改型设计”并不能代替车型的全新设计，它只是汽车全新设计的一个有益的补充。本文立足于逆向工程技术在汽车造型设计领域的实际应用，合理有效地应用目前的CAD系统，实现车身数字模型的改型设计，加快新产品的研发进程。在车身造型设计的非参数建模阶段，运用曲面造型理论和软件工具对数字模型进行曲面构建，不失为车身改型设计的可行方案。文中曲面构造包含两部分：一是对产品表面数字化之后进行曲面重构，得到实物的CAD数字模型；二是对重构曲面进行曲面再构造，即利用CAD系统强大的曲面造型功能，对已生成的数字模型进行分析和调整，以满足最终效果图的造型要求。本文将重点在理论和具体措施方面对曲面构建进行探讨。基于此，本文主要研究内容有：详细描述汽车造型设计的发展及现状，以及曲面构建方法的研究现状；分析总结了逆向工程技术的特点和发展概况，并详细介绍了该技术在顺向工程及车身改型设计中的实际应用；对国内外提出的曲线曲面造型的数学算法进行归纳和总结，分析它们的优点和缺陷；对曲面构建技术进行有益的探讨，介绍和分析几种常用的曲面造型软件，并提出以CATIA软件为曲面改型设计平台；阐述车身曲面光顺和A级曲面的概念，并说明曲面光顺及光顺性评价的方法。最后以车头数字模型的改型实例具体讲解如何利用现有的车身数模及改型效果图完成车身外形的改进设计。在汽车车身模型的建立过程中，本论文还从曲面的构建方式研究了汽车造型过程中对模型的处理方法，总结了一些在实际设计中的运用的造型技巧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车车身计算机辅助造型设计的发展历史
• 1.3 曲面构建技术的研究现状
• 1.3.1 曲面造型的数学方法
• 1.3.2 曲面造型的工程软件
• 1.4 选题背景和课题依据
• 1.5 选题意义
• 1.6 本选题的研究内容
• 第二章 计算机辅助车身改型设计的研究
• 2.1 逆向工程技术概述
• 2.2 逆向工程技术现状和研究方向
• 2.2.1 数据采集技术
• 2.2.2 数据预处理
• 2.2.3 曲面的重建和光顺
• 2.3 逆向工程技术在汽车车身造型设计中的应用
• 2.3.1 顺向工程
• 2.3.2 结合逆向工程技术的车身改型设计
• 2.4 基于原车身数字模型改型设计的构想
• 第三章 曲面造型理论基础及建模方法
• 3.1 曲面造型发展的简要回顾
• 3.2 Bezier曲线/曲面的数学模型
• 3.3 B-spline曲线/曲面的数学模型
• 3.4 NURBS曲线/曲面的数学模型
• 3.4.1 NURBS曲线/曲面的定义
• 3.4.2 NURBS函数与 Bezier、B-spline函数之间的关系
• 3.4.3 NURBS曲线曲面的相关算法
• 3.5 曲面的建模方法
• 3.5.1 四边域曲面的构造
• 3.5.2 三边域曲面的构造
• 3.5.3 曲面的编辑
• 3.6 几种商用造型软件系统的分析和选用
• 第四章 车身曲面的光顺
• 4.1 曲面的光顺及 A级曲面
• 4.1.1 曲面光顺的概念
• 4.1.2 A级曲面的定义
• 4.2 曲线曲面光顺的方法
• 4.3 曲线曲面的光顺性评价
• 4.4 曲面光顺的实际应用
• 第五章 车身曲面改型设计实例
• 5.1 点云数据采集
• 5.2 数据预处理
• 5.3 点云数据分块
• 5.4 曲面重构
• 5.4.1 基础面的构建
• 5.4.2 曲面的修剪
• 5.4.3 过渡曲面的构建
• 5.4.4 曲面的分析
• 5.5 曲面的改型
• 5.6 小结
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢