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传统的车身开发流程是按照概念设计、详细设计、制定工艺流程、设计工装夹具、加工及装配程序进行的。但目前在汽车整车及零部件的生产中,其原始模型往往并非来自设计概念而是实物产品(油泥模型)。逆向工程(Reverse Engineering,RE)CAD/CAM系统与传统的设计制造过程不同,该系统首先利用先进测量方法对实物进行三维数字处理,借助专用的曲面重构软件及CAD系统反求出CAD模型,然后再按照传统的制造流程生产出产品。车身RE技术通常涉及三维测量(表面数字化)、数据处理、曲面重构、三维建模及快速制造等相关技术。车身逆向工程技术是将汽车模型等实物模型数字化的重要方法。通过逆向工程建立汽车车身数学模型,可方便地应用于车身设计、车身刚度设计、车身零部件模具制造等方面,从而大大缩短车身开发周期。 本课题工作源于简式国际汽车设计(北京)有限公司的T100(轻卡)、S100(SUV)、TD01(重卡)和A200(越野车)项目,利用项目的设备,以RE技术在汽车制造业的应用为背景,研究提出了一套集激光三维测量、CAD/CAM系统、快速原型制作和数控加工为一体的较完整实用的现代车身设计方法。本文的主要研究与开发工作包括: 1)论文研究了汽车车身设计开发过程中各个阶段的影响因素,在对比国内外汽车车身设计开发流程的基础上,建立一套较完整实用的的基于逆向工程的汽车车身设计流程和方法。 2)深入研究了逆向工程的关键技术,对自由曲面的测量方法及测量策略进行了探讨,着重分析了激光三维数字化技术。同时文中对基本的测量数据预处理方法也进行了分析。 3)本文对车身A级曲面重构方法进行了研究,总结出了一套利用现有软件,由点云数据直接重构出车身自由曲面模型的方法。 最后,在分析了多个对车身曲面光顺性和仿形性的主要影响因素后,结合了理论分析和优化措施,成功的对S100项目车身模型进行了曲面反求,建立了光顺、精确的CAD数学模型。 本文研究成果已成功应用于上述各项目的车身开发,部分产品已批量投产。