CN103544344A - 一种整车电磁仿真逆向建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种整车电磁仿真逆向建模方法，其包括如下步骤：根据拍摄的车身照片得到各个方向的视图并导入建模软件，利用曲面分块技术将整车车身划分成曲率连续的曲面块，将所有曲面块拼接缝合形成整车模型；对整车模型进行简化；对简化后的模型进行网格剖分；将剖分好的整车网格模型导入电磁仿真软件，对整车电磁性能进行仿真分析。本发明在具备样车的情况下构建整车电磁仿真模型，使车辆电磁性能仿真分析工作不再依赖整车原车数据。同时，在没有整车原车数据时，无需对样车做昂贵的三坐标扫描，仅以简单可行的拍照所得照片作为数据来源进行逆向建模，在保证模型精度的前提下，大大降低了整车逆向建模的成本，有效缩短了建模工作量和所需时间。

Description

一种整车电磁仿真逆向建模方法

技术领域

本发明涉及仿真建模技术领域，具体涉及一种整车电磁仿真逆向建模方法。

背景技术

汽车整车建模是对汽车进行电磁兼容性能预评估和仿真的重点和难点，准确地建立整车模型是汽车电磁仿真的重要条件，所建立的模型与实车的匹配程度将直接决定仿真结果的精度与实用性。但是，建模耗时较长，往往占据整个电磁仿真过程70%以上的时间。

目前，为进行汽车电磁兼容仿真分析而获取整车模型的方法主要包括两类。第一类方法是在已有原始汽车模型数据文件的基础上，通过对原始汽车模型数据文件进行多软件联合处理、模型简化、构建网格或者文件拼接，得到用于电磁仿真的整车模型数据文件（简称正向模型），这类方法的致命弱点是数据来源。整车原始数据是每一个整车厂的核心技术资料，在车厂内部使用尚且需要层层审批，拿出车厂交予外单位使用就更加困难。但车辆电磁性能分析工作并不一定全部在整车厂内进行，零部件企业进行类似天线装车性能分析这样的工作时需要整车模型作为仿真平台，设计咨询机构进行很多电磁性能分析工作时也需要整车模型。但这些企业往往因保密原因而难以获得汽车几何模型、设计图等原始数据文件，此时就无法采用第一类方法构建基于汽车原始数据文件的整车正向模型。

第二类方法是通过对汽车车身实际尺寸进行测量，并直接在电磁仿真软件中建立整车模型。这种方法的的弱点在于，基于汽车车身实际尺寸直接在电磁仿真软件中建立整车几何模型时，要保证模型的准确度，需要进行价格高昂的三坐标扫描，否则全部通过人工测量得到数据需要非常大的工作量又很难保证准确度。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种整车电磁仿真逆向建模方法，该方法不仅使建模过程绕开对整车原车数据的依赖，还避开了对三坐标扫描这样高成本测试方式的使用，在建立高精度整车电磁仿真模型的同时降低了成本，减少了工作量。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种整车电磁仿真逆向建模方法，其包括如下步骤：

S1：对整车模型进行初步建模，包括如下步骤：

S11，拍摄车身各个方向视图相对应的车身照片并测量整车外轮廓实际尺寸；

S12，使用图像处理软件对所述拍摄到的照片进行处理，得到与所述照片对应的各个方向的视图；

S13，将获得的视图导入建模软件，在导入时，依据视图之间的投影对应关系确定导入视图的方向，依据所测得的整车外轮廓实际尺寸调整视图的大小；

S14，利用曲面分块技术将整车车身划分成曲率连续的曲面块，利用建模软件构建各曲面块，将所有曲面块拼接缝合形成整车模型；

S2：根据仿真任务设定简化规则，对所述整车模型进行简化；

S3：对所述简化后的模型进行网格剖分；

S4：将剖分好的整车网格模型导入电磁仿真软件，对整车电磁性能进行仿真分析。

利用本发明的整车电磁仿真逆向建模方法，可以在具备样车的情况下构建整车电磁仿真模型，使车辆电磁性能仿真分析工作不再依赖整车原车数据。

同时，在没有整车原车数据时，无需对样车做昂贵的三坐标扫描，仅以简单可行的拍照所得照片作为数据来源进行逆向建模，在保证模型精度的前提下，不但大大降低了整车逆向建模的成本，也有效缩短了建模工作量和所需时间。

在本发明的一种优选实施例中，所述步骤S12与步骤S13之间还具有以下步骤：

判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据，如果所述视图不能作为整车模型三维重建数据，则返回步骤S11。

在本发明的另一种优选实施例中，判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据的标准包括：

若视图内缺少曲面轮廓线信息或视图不能满足投影之间对应关系，则所述视图不能作为整车模型三维重建数据。

对视图的适度选择和限定提高了建模的准确性。

在本发明的再一种优选实施例中，所述步骤S12包括如下步骤：

S41，滤除照片中三维重建不需要的信息；

S42，绘制各视图图片中图元信息；

S43，调整各方向视图使其具有投影对应关系。

通过拍照所得照片作为数据来源进行逆向建模，降低了成本，节省了工作时间。

在本发明的一种优选实施例中，所述步骤S14中根据曲面分块技术把整车车身划分成曲率连续的曲面块的具体步骤为：

S51，根据二维视图中的图元信息构建曲面边界的空间曲线；

S52，依据构建的空间曲线构建车身曲面，利用建模软件的曲面设计模块逐个将各曲面进行重建；

S53，将各曲面光滑拼接、缝合，得到整车车身曲面逆向模型。

通过分块技术建模，提高了建模精度和效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明整车电磁仿真逆向建模方法的步骤流程图；

图2是在拍摄右视图和后视图对应的照片时，相机与汽车车身的相对位置以及拍摄的照片的示意图；

图3是在本发明的一种优选实施方式中，对照片处理后得到的相应视图图片；

图4是在本发明的一种优选实施方式中将视图导入建模软件后的效果图；

图5是在本发明的一种优选实施方式中利用建模软件构建出的车门曲面效果图；

图6是在本发明的一种优选实施方式中FM天线增益方向图仿真结果；

图7是在本发明的一种优选实施方式中GPS天线增益方向图仿真结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种整车电磁仿真逆向建模方法，如图1所示，其包括如下步骤：

S1：对整车模型进行初步建模，其具体包括如下步骤：

S11，拍摄车身各个方向视图相对应的车身照片并测量整车外轮廓实际尺寸，在本实施方式中，使用数码相机拍摄车身各方向视图所对应的照片，包括正视照片、左视照片、右视照片、后视照片、俯视照片、仰视照片。在拍照时，相机位于车身正对位置的中央，相机与车身的相对位置及其拍摄的照片如图2所示，图2（b）示意性地画出了相机拍照时与车身的相对位置关系，当拍摄后视图照片时，相机位于车身后部并且处于正对车身位置的中央，拍摄出的后视图照片如图2（a）所示，当拍摄右视图照片时，相机位于车身右侧并且处于正对车身右侧位置的中央，拍摄出的右视图照片如图2（c）所示。

S12，使用图像处理软件对所述拍摄到的照片进行处理，得到与所述照片对应的各个方向的视图。在本实施方式中，可以使用但不限于Photoshop等图像处理软件对拍摄到的照片进行处理，将拍摄的照片处理成汽车的正视图、左视图、背视图、俯视图、仰视图的近似视图图片。具体的处理过程包括如下步骤：

首先，滤除照片中三维重建不需要的信息，不需要的信息可以根据仿真目的进行设定，例如车体颜色、照片背景等；

然后，绘制各视图图片中图元信息；

最后，调整各方向视图使其具有投影对应关系。在本发明的一种优选实施例中，对汽车车身对应方向所拍摄的照片处理之后得到的视图图片，其中，图3（a）为正视图，图3（b）为背视图，图3（c）为左视图。

在本实施方式中，在步骤S12之后还可以具有以下步骤：判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据，如果所述视图不能作为整车模型三维重建数据，则返回步骤S11，重新拍摄汽车车身各方向照片。在本实施方式中，判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据的标准可以根据实际建模精度要求和目标进行设定，例如可以为但不限于，当视图内缺少曲面轮廓线信息或视图之间不能满足投影之间对应关系，则所述视图不能作为整车模型三维重建数据。在本实施方式中，例如因拍照角度问题导致视图中无法提取整车外腰线信息或正视图、左视图和右视图之间无法通过调整使其满足投影对应关系，则所述视图不能作为整车模型三维重建数据。在本发明另外的优选实施方式中，在判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据时，可以设定视图轮廓线阈值p，在当视图内缺少多于p的曲面轮廓线信息时，不能作为整车模型三维重建数据，在本实施方式中，视图轮廓线阈值p可以根据具体的建模要求进行设定。另外，对视图之间不能满足投影之间对应关系的判断，可以按照现有判断方法进行。

S13，将获得的视图导入建模软件，在本实施方式中，建模软件可以为CAD或者CATIA，在导入时，依据视图之间的投影对应关系确定导入视图的方向，依据所测得的整车外轮廓实际尺寸调整视图的大小，在本发明的一种优选实施方式中将视图导入建模软件后的效果图如图4所示。

S14，利用曲面分块技术将整车车身划分成曲率连续的曲面块，利用建模软件构建各曲面块，将所有曲面块拼接缝合形成整车模型。在本实施方式中，根据曲面分块技术把汽车车身划分成顶盖、发动机罩、翼子板、侧围板、车门、底板等曲面块，然后利用CATIA构建各曲面块。

在本发明的一种优选实施例中，根据曲面分块技术把整车车身划分成曲率连续的曲面块的具体步骤为：

S51，根据二维视图中的图元信息构建曲面边界的空间曲线；

S52，依据构建的空间曲线构建车身曲面，利用建模软件的曲面设计模块逐个将各曲面进行重建，图5所示为本发明的一种优选实施方式中利用建模软件构建出的车门曲面效果图；

S53，将各曲面光滑拼接、缝合，得到整车车身曲面逆向模型。

S2：根据仿真任务设定简化规则，对所述整车模型进行简化。在本实施方式，根据模型所适用的仿真任务设定简化规则，并按规则进行模型几何清理。例如，在车顶收音机FM天线增益方向图仿真实例中，可进行的简化操作包括剔除汽车底盘模型上的倒角和开孔，删除底盘下部的横纵梁结构等。

S3：对简化后的模型进行网格剖分。在本实施方式中，使用网格划分软件(例如，Hypermesh软件)对所得到整车曲面模型进行网格划分处理，网格划分的尺寸由电磁仿真任务的分析波长来确定。

S4：将剖分好的整车网格模型导入电磁仿真软件（例如FEKO软件），建立电磁仿真分析任务，对整车电磁性能进行仿真分析，通过对仿真结果进行分析来评价整车电磁性能。

在本发明的一个优选实施例中，在电磁仿真软件中，将FM天线放置于车顶前端，建立FM天线增益方向图仿真任务，通过仿真计算得到如图6所示仿真结果，图6（a）为水平增益方向图，图6（b）为垂直增益方向图。在水平增益方向图中，半功率波瓣宽度为116度，主波束方向的角度为112度，零陷深度为-6.97dB。在垂直增益方向图中，半功率波瓣宽度为122度，主波束方向的角度为80度，零陷深度为-13.52dB。

在另一个实例中，在电磁仿真软件中，将GPS天线放置于仪表台架附近，建立GPS天线增益方向图仿真任务，通过仿真计算得到如图7所示仿真结果，图7（a）为E面增益方向图，图7（b）为H面增益方向图。在E面增益方向图中，半功率波瓣宽度为76度，主波束方向的角度为14度。在H面增益方向图中，半功率波瓣宽度为40度，主波束方向的角度为16度。

此外，以上仅以天线方向图作为仿真来举例说明整车逆向模型的应用，而整车逆向模型还可应用于车载天线互耦、天线布局仿真、整车线缆线束串扰及辐射仿真、整车辐射抗扰及辐射骚扰仿真等其他车辆电磁性能分析，具体的建模方法可以按照本发明中所述的方法进行，在此不作赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种整车电磁仿真逆向建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对整车模型进行初步建模，包括如下步骤：

S11，拍摄车身各个方向视图相对应的车身照片并测量整车外轮廓实际尺寸；

S12，使用图像处理软件对所述拍摄到的照片进行处理，得到与所述照片对应的各个方向的视图；

S13，将获得的视图导入建模软件，在导入时，依据视图之间的投影对应关系确定导入视图的方向，依据所测得的整车外轮廓实际尺寸调整视图的大小；

S14，利用曲面分块技术将整车车身划分成曲率连续的曲面块，利用建模软件构建各曲面块，将所有曲面块拼接缝合形成整车模型；

S2：根据仿真任务设定简化规则，对所述整车模型进行简化；

S3：对所述简化后的模型进行网格剖分；

S4：将剖分好的整车网格模型导入电磁仿真软件，对整车电磁性能进行仿真分析。

2.如权利要求1所述的整车电磁仿真逆向建模方法，其特征在于：在所述步骤S12与步骤S13之间还具有以下步骤：

判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据，如果所述视图不能作为整车模型三维重建数据，则返回步骤S11。

3.如权利要求2所述的整车电磁仿真逆向建模方法，其特征在于：判定所述视图是否可以作为整车模型三维重建数据的标准包括：

若视图内缺少曲面轮廓线信息或视图不能满足投影之间对应关系，则所述视图是不能作为整车模型三维重建数据。

4.如权利要求1所述的整车电磁仿真逆向建模方法，其特征在于：所述步骤S12包括如下步骤：

S41，滤除照片中三维重建不需要的信息；

S42，绘制各视图图片中图元信息；

S43，调整各方向视图使其具有投影对应关系。

5.如权利要求1所述的整车电磁仿真逆向建模方法，其特征在于：所述步骤S14中根据曲面分块技术把整车车身划分成曲率连续的曲面块的具体步骤为：

S51，根据二维视图中的图元信息构建曲面边界的空间曲线；

S52，依据构建的空间曲线构建车身曲面，利用建模软件的曲面设计模块逐个将各曲面进行重建；

S53，将各曲面光滑拼接、缝合，得到整车车身曲面逆向模型。

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