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汽车外覆盖件曲面重构技术及品质提高方法研究

姚琴  
【摘要】:随着全球汽车行业的竞争日趋激烈,我国汽车制造业的发展面临严峻的挑战,汽车外覆盖件作为汽车的重要组成部分,是汽车整体性能和造型外观的决定因素之一,高品质的汽车外覆盖能提高汽车的核心竞争力。随着CAD技术的普及和数据标准的日渐丰富和完善,对汽车外覆盖的三维数字化几何建模的品质标准也逐渐提高,为了实现汽车外覆盖件造型设计意图并保证重构曲面的品质,使下游的分析仿真和工艺规划等各项工作顺利进行,本文提出汽车外覆盖件的高品质曲面重构概念,并对其品质提高方法做了以下深入细致的研究: 1.采用CAD技术和计算机图形学等交叉学科理论知识,以汽车顶盖为例,基于Bezier、B样条和NURBS曲面重构理论分别构建了它们的空间数字化曲面并进行精度和光顺性分析,提出在保证重构曲面精度的前提下采用Bezier理论进行汽车外覆盖件的曲面重构更能保证光顺性,同时也提高了重构曲面的品质。 2.为了协调好汽车外覆盖件曲面重构的精度、光顺性和运算效率,以汽车顶盖为例构建不同阶数和控制点数的曲面模型,并对其精度、光顺性及运算效率进行综合分析,提出了实现高品质汽车外覆盖件曲面重构的曲面阶数和控制点数的最佳选值区间。 3.为解决目前点云数据分块方式精度不高的问题,提出一种应用于汽车外覆盖件的点云数据精确分块方法,该方法在分析曲面边界区域的微分几何特性的基础上用曲率极值法提取特征点,通过高斯曲率法和平均曲率法将点云标记为八种曲面类型,再通过基于特征点约束的区域生长法完成点云数据的精确分块,以汽车外覆盖件中的车门为例进行分块结果的实验对比,证明提出的点云数据精确分块方法能有效提高汽车外覆盖件重构曲面的精度。 4.为了在实际工程中实现高品质的汽车外覆盖件曲面重构,以汽车发动机盖为例,建立汽车发动机盖在曲面重构阶段的精度指标,运用提出的点云数据精确分块方法,将曲面阶数和控制点数控制在的最佳选值区间内,基于Bezier理论完成了汽车发动机盖的曲面重构,将重构的曲面模型进行精度、光顺性、曲率变化和曲面间隙检验,结果显示重构的发动机盖曲面达到A级曲面的标准,实现了精度和光顺性的统一,证明文章中提出的汽车外覆盖件曲面品质提高方法合理有效。


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