CN112541224B - 一种汽车典型零部件的逆向构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车典型零部件的逆向构建方法及系统。所述逆向构建方法包括：对样本汽车典型零部件进行三维测量得到车身点云数据，对车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面和典型结构件区域模型，将各骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，对骨架件基础特征曲面过渡面进行处理得到车身结构面，采用截平面方法分别对各典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各草绘轮廓进行处理多个基础曲面；将多个基础曲面缝合得到缝合曲面，并对缝合曲面进行操作得到非钣金件类零件模型。本发明可以提高汽车典型零部件构建的准确度，使构建的车身更加符合预期效果。

Description

一种汽车典型零部件的逆向构建方法及系统

技术领域

本发明涉及逆向设计领域，特别是涉及一种汽车典型零部件的逆向构建方法及系统。

背景技术

现在的汽车典型零部件逆向设计主要依靠设计者的经验和软件应用水平，这也势必会使得其逆向建模的效率和质量各有不同，具有较大的不确定性，而且目前国内研究逆向工程在汽车中的应用，均采用统一的处理A面的方法对汽车典型零部件进行重构，而对于更多影响汽车性能的结构件的逆向设计研究相对就少多了，而车身众多结构件一般都是承力件，结构形状往往非常复杂，具有很多细小繁复的几何特征，无论是钣金件或是塑料件，其逆向设计质量的好坏直接关系到汽车的承力性能，进而影响到整车的结构性能，因此，现有技术采用统一的方法对车身与发动机这样不同类型的零部件进行同方法处理容易造成后期构建的零件与预期的相比，重构方法难度增大、获得零件的不合理性增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车典型零部件的逆向构建方法及系统，本发明针对不同的汽车典型零部件采用适合的逆向构建方法对其进行构建，以提高汽车典型零部件构建的准确度，使构建的汽车典型零部件更加符合预期效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种汽车典型零部件的逆向构建方法，包括：

对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据，所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据；

对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型；

将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体；

采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面；

将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体。

可选的，在所述对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据之后还包括：

提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面；

采用右手定则创建整车坐标系；

将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

可选的，所述汽车典型零部件的逆向构建方法，还包括：

对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据；

对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫略和倒圆操作得到特征曲面；

对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面；

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体。

可选的，所述对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面具体为：

根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。

可选的，所述对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，具体为：

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面；

创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边；

根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面。

一种汽车典型零部件的逆向构建系统，包括：

第一点云获取模块，用于对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据，所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据；

分区建模模块，用于对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型；

骨架件结构面确定模块，用于将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体；

基础曲面确定模块，用于采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面；

典型结构件模型确定模块，用于将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体。

可选的，所述汽车典型零部件的逆向构建系统，还包括：

坐标特征提取模块，用于提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面；

坐标系定义模块，用于采用右手定则创建整车坐标系；

车身骨架件点云处理模块，用于将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

可选的，所述汽车典型零部件的逆向构建系统，还包括：

第二点云获取模块，用于对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据；

特征曲面获取模块，用于对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫略和倒圆操作得到特征曲面；

整体曲面获取模块，用于对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面；

车身外覆盖件曲面确定模块，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体。

可选的，所述整体曲面获取模块具体包括：

整体曲面获取单元，用于根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。

可选的，所述车身外覆盖件曲面确定模块具体包括：

分割曲面确定单元，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面；

辅助曲面创建单元，用于创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边；

车身外覆盖件曲面确定单元，用于根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过对车身骨架件和非钣金件类零件采用不同的模型构建方法进行构建，使得得到的汽车典型零部件更加符合预期效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的汽车典型零部件的逆向构建方法的流程图；

图2为本发明提供的汽车典型零部件的逆向构建系统组成示意图；

图3为本发明提供的汽车典型零部件的扫描流程图；

图4为本发明提供的点云数据在整车坐标系中处理的流程图；

图5为本发明提供的点云数据在零件坐标系中处理的流程图；

图6为本发明提供的重构车身外覆盖件的流程图；

图7为本发明提供的重构车身骨架件的流程图；

图8为本发明提供的重构非钣金件类零件的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

汽车典型零部件可分为两大类：第一类为汽车车身，它需要建立整车坐标系，主要包含车身外覆盖件、车身骨架件等；第二类为汽车发动机与底盘零部件，每一个零件需建立自身本体坐标系。【注：以下叙述按车身外覆盖件为第一类，车身骨架件为第二类，非钣金件类零件(发动机与底盘零部件)为第三类】。其中，车身外覆盖件(简称覆盖件)是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的异形体表面和内部的汽车零件，车身外覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，如引擎盖板、车顶盖、左、右车侧围、前、后车门、前、后、左、右翼子板和行礼箱盖板等。车身骨架件由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的车体框架，也称支撑车体的骨骼，如发动机盖前支撑板、前柱(A柱)、中柱(B柱)、后柱(C柱)等。非钣金件类零件(发动机与底盘零部件)简单的说就是接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证汽车正常行驶，主要包括①汽车发动机，如活塞、曲轴、缸体等；②汽车底盘，如离合器、变速器、转向器、制动器、悬架等。

如图1所示，本实施例提供了一种汽车典型零部件的逆向构建方法，包括：

101：对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据。所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据。

102：对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型。

103：将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体。

104：采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面。

105：将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体。

其中，在所述对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据之后还包括：

提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面。

采用右手定则创建整车坐标系。

将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

其中，所述汽车典型零部件的逆向构建方法，还包括：

对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据。

对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫略和倒圆操作得到特征曲面。

对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面。

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体。

其中，所述对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面具体为：

根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。

其中，所述对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，具体为：

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面。

创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边。

根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面。

在实际应用中，上述汽车典型零部件的逆向构建方法的具体实现过程如下：

1、数据测量与获取

非接触式测量机如三维激光扫描仪具有采集速度快、数据密集等优势，它所获得数据全，非常适合扫描车身自由曲面的立体造型。

以乘用车车身扫描为例，车身逆向扫描流程主要包括：前期准备(工作场地、待扫描物件)，拍照及数据记录，整车点云扫描方案确定、喷粉、贴点，扫描mark点、分块扫描外车身、过渡扫描至车身内部、拆解车身和扫描内部构件点云等，具体的扫描流程如图3所示。

扫描表面之前需先扫描特征定位点再扫描面，激光扫描仪具有目标点自定位的特性，在扫描过程中，它会实时捕捉目标点，来完成空间自定位。整车扫描时可通过“米”字形路线(八向法)从中间开始往四周扫，从而减少误差；扫描的过程中需保证CCD摄像头于扫描部位的法向始终垂直，扫描头距离被扫描物的距离也需保持在约300mm左右，对于细小特征可更改分辨率进行补扫；对于几何结构比较复杂的特征，在扫描时可通过转动扫描仪来多角度地进行扫描。

3D扫描数据输出格式通常跟设备有关，设备不同格式不同，点云处理软件与三维软件支持的点云数据格式一般也不尽相同，比如CATIA文件支持的点云格式有ASCII、Atos、Cgo、Iges、Stl等。

喷粉环节根据扫描设备不同已不是所需选项，一般零件扫描过程与前述扫描过程类似，仅需考虑零件的过渡问题，曲率变化大的位置多贴点，类似筋、或狭小曲面特征不要贴点，以免扫描生成孔洞。针对回转体零件要从扫描起始点往两侧扫描，避免造成错层。针对薄特征零件无法过渡扫描成完整零件的需分次扫描，并保留共有曲面，为点云数据处理时进行点云合并做准备。

2、点云数据处理

由于在数据采集的过程中可能会采集到杂点、噪声点甚至会误采点，所以需要进行必要的数据处理才能进行曲面重构，因此数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它的质量将直接关系到生成曲面的品质。

数据处理的关键技术包括噪声去除、数据简化、数据补缺和网格化等。

对于逆向工程的软件，本项目选择专用逆向软件Geomagic进行产品的点云及外形逆向处理，利用CATIA进行产品的参数化结构逆向处理，即结合高端CAX软件与逆向软件各自的优势进行产品的逆向设计。

测量数据的处理主要有以下几方面内容：(1)噪声的识别与去除；(2)删除交叉重叠点云；(3)点云的拼接与合并；(4)点云过滤、精简；(5)点云坐标变换；(6)提取特征面和特征线；(7)点云的三角面片网格化。注意在进行点云处理时，尽量不要改变和随意增加原始扫描点，尽量减少不必要的点云而不要做修补工作。

不论是车身零件还是汽车典型零部件，都有其独特性，处理方法不尽相同，最主要的区别是坐标系的定义。

第一类以乘用车前车门内板为例，叙述整车点云中零件的点云处理过程，其点云数据处理流程图如图4所示。

首先将扫描好的前车门内板点云导入Geomagic中，检查扫描质量，如果扫描质量不满足要求，比如出现漏面过多、回转体扫描错层、必须的特征边界扫描不清晰等，这些情况有些在扫描过程就能发现，有点需在Geomagic中检查，如果不合格需重新扫描，合格后将进行点云数据处理，根据获取的点云质量，选择必要的处理方式。该前车门内板依次经过去除杂点、噪声点、创建流形和删除钉状物操作后，又检查了是否有重叠的点云区域，有则删除，然后检查点云质量，合格再进行点云合并(提取坐标特征)定义车身坐标系、提取特征点、线和面。

点云模型质量的评判标准为：1)能否100％跟扫描的实体模型一致；2)若无法保证完全一致，如有些边界特征扫描不清晰，但在Geomagic中又不便处理，但这些不合格处又不影响曲面重构。

由于车门内板是在整车坐标系下，为了保证不同钣金件在车身或白车身应该处的位置处，因此需要定义整车车身或白车身坐标系。先定义整车坐标系再处理零件的点云也是可以的。在汽车车身设计中采用右手定则确定坐标系，在坐标系中，X为汽车的长度方向，Y为宽度方向，Z为高度方向(参考ISO4130-1879、SAE J182-2005)。我们需将通过提取整车的坐标特征(点、线、平面)与坐标系对齐的方式将扫描获得的空间零件搬到整车坐标系中。

关于变换整车坐标系的具体做法为：1)将分次扫描的整车白车身骨架模型在Geomagic中合并为一个点云文件；2)通过提取坐标变换所需特征，应用“对齐到全局”工具定义到整车坐标系。操作方式为(1)拟合白车身的纵向对称中心获得的平面1作为XZ平面；(2)拟合前轴左右轮辋圆心(点1、点2)构成的直线1作为为Y轴；(3)拟合与地面平行的水平骨架平面并通过XZ平面与Y轴相交而得到的点构成的平面2为XY平面。在完成了整车坐标变换后，将各个零件分别导出处理。由于Geomagic有很方便快捷并能及时进行误差分析的特征(点、线、面)拟合工具，因此会通过Geomagic提取必要点、线、面导出igs格式的数据作为后面CAD曲面重构的基础特征或辅助特征，最终导出Stl等格式的点云数据完成整车零件点云数据处理过程。

图4中虚线框的过滤点云的操作，不是必要的，点云不是越密集越好，比如曲率变换小的零件，扫描的点云数据是非常庞大的，但根据零件本身特点并不需要那么多的数据描述，只要边界表达清晰即可，可以进行点云过滤，减少点云数据量，提高计算机运行速度。可如果计算机的运算速度本身非常快，此操作可做可不做。过滤Filter类型分为Homogeneous(均匀型)，半径范围类的点都将被过滤和Adaptative(自适应型)，根据曲率自动调整。注意的是点云过滤一定不要过滤到应有的零件特征。

第二类以自身零件本身创建坐标系的，以汽车典型零件活塞为例描述点云处理的具体过程，如图5所示。首先将认为满足扫描要求的活塞点云数据导入Geomagic，通过删除非特征面、创建流形、去除杂点和噪音点等处理方法得到独立的活塞点云，检查扫描过程中没有避免的缺陷，比如回转件易造成标志点处鼓包或漏洞的情况，进行快速光顺、砂纸和删除钉状物处理，及按照需求按平面或曲率方式补孔，完成完整的活塞点云数据。但此时的活塞是在空间的任意位置，需要进行坐标变换后方便后期的CAD建模操作。我们通过Geomagic拟合三个特征：活塞头部平面、回转体中心线及活塞销对称中心面，每一特征进行误差分析，选择满足要求的特征将之对齐到全局，活塞头部平面匹配XY平面，回转体中心线匹配Z轴，活塞销对称中心面匹配XZ平面或YZ平面，完成活塞零件的坐标变换后最终导出点云数据。

如果CAD建模需要可以通过Geomagic拟合一些必要的特征作为辅助，比如一些对加工要求不高的、几何公差范围之类的平面等特征，但也必须进行误差分析，导出特征的通用格式为igs格式。

根据有些零件的特点，比如薄壁件，在扫描的过程中很难过渡，需要分次扫描，进行点云处理后利用共有部分合并点云，获得完整零件点云数据。

3、逆向工程CAD模型构建

产品的三维CAD模型重构是指从点云数据采集、处理后的点云数据重构出相应的CAD模型的过程，包含物体离散点的三角网格化、特征线的提取，曲面重构等。在实际的产品中，只由一张曲面构成的情况不多，产品外表面往往由多张曲面混合而成，由于组成曲面类型的不同，因此，CAD模型重建的一般步骤为：先根据几何特征对点云数据进行分割，然后分别对各个曲面片进行拟合，再通过曲面的过渡、相交、修剪和倒圆等手段，将多个曲面“缝合”成一个整体，即重建的CAD模型。

不同零件特征不同，根据汽车专业特点，将零件分为三类。第一类车身外覆盖件，肉眼所见的车身外表面等(A面)，其逆向过程如图6所示；第二类车身骨架件，承载外车身的骨架件等(B面)，其逆向过程如图7所示；第三类非钣金件类零件(发动机与底盘零部件)，如发动机等，其逆向方法以正逆向结合为主，逆向所获得的点、线等特征为辅助元素，三维建模以正向设计为主。模型重构过程中何时实体化，没有一个确切的定义，根据操作的便利性决定，过程如图8所示。

第一类以某款乘用车外车身为例叙述车身外覆盖件(A面)的逆向流程，如图6(a)所示，首先进行曲面构建前的准备工作：①模型精度的设置，曲面模型的质量要求取决于建模任务最初的目的。输入精度取决于工程设计所采用的系统。实体建模所要求的位置精度非常精确，要确保设置的位置精度在实体建模系统允许的精度范围之内。在这里这种参数将使用CATIA的默认值。②工作台的定制，频繁的切换工作台会大大的降低工作效率，在这里将对本次建模使用的比较频繁的工具栏定制到FreeStyle模块中。③建立坐标系，车身的建模过程中会涉及到许多方向问题，建模前在三维空间中确立车身坐标系尤为必要。

第二步：确定车身重构思路。在车身建模中往往只需要构建一侧的数据即可，另一侧的数据可以通过镜像操作得到。这里采用由中间向四周发散的思路进行，本次模型的一侧构建，建模的顺序是A-G。在明确了构建1/2模型以后，同样也会涉及到建模的思路问题，这里可以有两种思路：1)按车身钣金件的分块来分别建模，这样做的优点是可以较好的控制曲面与点云的贴合程度，曲面的质量也可以得到更好的控制，缺点是钣金件之间的连续性不易保证。2)事先不考虑车身钣金件的分块问题，先构建出1/2模型，最后再进行曲面的分割。这样就能很好的解决连续性问题。根据需求，本次建模采用第二种建模思路。

第三步：如图6(b)所示，曲线的创建、调节与修剪。为了能够更好的控制曲线以获得较高质量的曲线，这里将选择Automotive classA工作台下的Curve Creation命令创建与Change Order命令更改阶数，在选择曲线阶数的时候，应遵循在满足形状控制的前提下尽可能选择较低的阶数，这样可以得到较为理想的曲线质量。通常情况下，曲线曲面的阶数在5阶或7阶时能获得较高的质量。若对曲线的质量没太高要求，可直接观察曲率梳的分布走向，简单的对曲线质量加以判断。在质量要求较高的情况下，可对曲率的2D图进行数据分析，通过这种方式曲线可以得到更加细微的控制。然后根据需要进行曲线的修剪，CATIA中若修剪方式选择不当，会使得后续工作变得复杂。在创成式外形设计、FreeStyle中均可进行修剪操作，二者区别在于曲线带参与否，完成曲线修剪应进行曲线质量检查来判定是否符合要求。

第四步：曲面的构建与曲面质量检查。首先根据已构建的曲线通过patch、Fittogeometry及powerfit命令等合适的方法进行铺面的方式来创建基础曲面，然后在基础面上构建特征曲面，在特征曲面的创建过程中运用的技巧较多，需要灵活的运用曲面的连续性及各种命令。最终利用修剪、桥接、扫略和倒圆等命令完成细节处理。

曲面的构建均离不开曲面调节、曲面匹配与曲面的质量检查。进行曲面调节无非是出于两个原因：满足形状要求和满足质量要求。曲面的形状是由控制点决定的，选择合适的曲面阶数，然后对控制点调整以实现对曲面形状和质量的控制。为了得到较高质量的曲面，在满足形状控制的前提下尽可能的使用较低的阶数。基础曲面的调节可通过观察控制点处的曲面法线方向的整体布局和斑马线走势来判断曲面的形状和质量。曲面处于调节状态时，在U、V方向会显示出曲面当前的阶数，可通过点击数字更改阶数。在曲面的四条边界上显示有的字样表示曲面边界的连续性，点击F字样可在F(自由状态)、G0(点连续)、G1(切线连续)、G2(曲率连续)间循环切换。复杂曲面调节主要在于与周围曲面连续性的控制。

汽车外表面是由许多块曲面构成的，在各块曲面生成后，必须把相互连接的曲面进行曲面匹配处理，以生成造型所需的曲面，为了使曲面匹配达到较为理想的状态，必须对待匹配的曲面进行变阶数和网格优化处理。如在两曲面共同边的垂直方向，把它们的阶数定义为相同，而且在这个方向上两曲面的特征网格线应分布在同一面上，这样就会使匹配后的曲面不会产生扭曲变形，并具有整洁的曲面网格。若两曲面的阶数分别是2x5、5x5，且两曲面在接合处是处于G0连续，曲面的在U向(或V向)的最低阶数为2阶，此时可表达的形状最简单。匹配G0连续时，曲面在U向或V向的阶数不能不小于2阶；匹配G1连续时，曲面在U向或V向的阶数不能不小于3阶；匹配G2连续时，曲面在U向或V向的阶数不能不小于4阶。应用Matching命令匹配曲面时，可根据匹配类型的不同选择partly(部分匹配)、diffusion(扩散匹配)、inside(内部匹配)等方式。匹配完成后通过斑马线检测是否满足G2连续性要求，且两曲面控制点的排布较为合理，即满足要求。欲获得较高的曲面质量，通常的做法是边做边检查，及时的发现和修正可能潜在的问题。

第五步：曲面的对称。模型的右侧是由左侧镜像而来的，这仅满足G0连续，显然是不符合要求的。如图6(c)所示，左右两侧的曲面需要在对称处的连续性应满足G2以上的连续性，所以在进行对称操作之前就得考虑好如何才能满足对称处的G2连续性要求。解决方法(1)构建两条关于对称平面(yz平面)对称的曲线，由两曲线桥接(blend)曲面(G2以上连续)，接着对曲面进行control point(控制点)的对称调节至合适位置，然后用yz曲面修剪(split)曲面，将修剪后的曲面关于yz平面对称，这样得到的yz面两侧的曲面就回到了修剪之前的连续性，这种方法做出的曲面均能达到G2以上的连续性要求。(2)通过创建的yz平面左侧的曲面，以该曲面的边界沿V向(X轴)拉伸出辅助曲面，并将两曲面匹配满足G1连续，隐藏或删除辅助曲面，并将匹配后的曲面关于yz平面对称得到满足G2连续的曲面。

第六步：曲面的分割。以车身覆盖件边界对曲面进行分割，分割操作通常是在倒角之后进行，曲面的分割较为简单，只需将特征线投影到目标曲面作为分割线，以分割线将曲面分割开来。这里的难点是分割后的覆盖件曲面边界的倒角，因为分割线两侧的曲面间是没有锐边的，所以覆盖件倒角的难点就在于创建辅助曲面以与分割线两侧的曲面构成锐边。有了辅助曲面后，分割线两侧的曲面就可以分别与之进行倒角，且倒角是成对出现的。

第七步：最终曲面质量检查。(1)环境影像分析，通过样本环境图像投影到曲面上而得的映像来分析曲面质量，要求环境光反馈良好，高光分布均匀合理。(2)斑马线检查(Isophotes Mapping analysis)是指在被检查的曲面上生成黑白相间的条纹线来检查曲面质量的方法。要求曲面上生成分布均匀、合理的斑马线，则表明被检查的曲面是光顺的高品质曲面，具有良好的连续性，满足了曲面曲率均匀变化的要求；如所生成的斑马线出现了旋涡，则表明被检查曲面在旋涡处曲率变化不均匀或出现了拐点；若斑马线出现折线，则表示两曲面在相接处曲率变化较大，不能满足曲面光顺性要求。(3)曲面断面线分析，该方法是用一组平面去切割要分析的曲面，分析这组平面与曲面的交线，即用断面线的质量来判断曲面的质量。为了较为准确地判断曲面的质量，可以合理地定义两相邻平面之间的间距，生成一组能反映被检查曲面特征的断面线，同时也可以把断面线的曲率分布图打开，以便详细地观察曲面在各个断面上的曲率分布情况，准确地判断曲面各处的曲率分布状况。(4)几何连续性分析，主要是分析曲面在连接处几何连续性的状况，要求主要曲面间的连续性应达到G2连续。(5)反射线分析。通过建立一组平行的直线，用这组直线模拟霓虹灯，将光线照射到曲面上，形成一系列的反射线，由此分析曲面的形状，要求绝大多数反射线均匀分布在曲面上。

第二类以某款乘用车车门内板为例叙述车身骨架件(A面、B面、C面)的逆向流程，如图7所示。

以车门内板为例，前期同样要进行整体的曲面构建流程规划及划分几大设计区域的划分，确定曲面区域构建方案，将车门内板按功能、区域等方面进行分块划分，主曲面划分后，如车窗部分的曲面为保证玻璃的正常升降，按大圆柱面拟合，下部的主题按平面拟合，每个区域的连接可按A面要求处理。每一步构建的基础特征曲面同样要进行误差分析，这是反复过程。基础曲面过渡面的构建方法可采用多截面混成、桥接和扫略等方式。结构特征面的构建可采用拉伸、旋转、快速曲面重构、填充等方式，并进行尺寸圆整(如孔特征)，最终经过裁剪、倒圆，完成最终模型，并进行最终模型的曲面质量检查，误差分析。

第三类以某款柴油机活塞为例叙述非钣金件类零件(发动机与底盘零部件)的逆向流程，如图8所示。首先导入已经进行坐标变化的活塞点云，按零件特征分区建模，对于典型零件的逆向方法，首先要分析零件特征，应用截平面等方法获取草绘轮廓，在草图设计中拟合成标准草绘特征，通过拉伸(活塞头部)、旋转(燃烧室)、多截面混成(活塞全部)等构建方式生成基础曲面，比如活塞的外部形状，经过缝合、修剪和倒圆等完成基础曲面的连接，同样应反复进行曲面的误差分析，判定合格后将合格后的曲面进行封闭实体操作。由于快速曲面重构得到的典型特征面或圆柱等，不符合工程特性要将获得的实体零件进行工程图设计，通过精度设置达到尺寸圆整化的目的。有些零件本身具有参考标准尺寸，比如活塞直径，当拟合的圆柱直径值为某一值(通常精度小数点后3位)时，需要选择的最接近的标准直径来建模。

本发明还提供了一种与上述汽车典型零部件的逆向构建方法对应的汽车典型零部件的逆向构建系统，如图2所示，所述系统包括：

第一点云获取模块A1，用于对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据，所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据。

分区建模模块A2，用于对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型。

骨架件结构面确定模块A3，用于将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体。

基础曲面确定模块A4，用于采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面。

典型结构件模型确定模块A5，用于将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体。

作为一种可选的实施方式，所述汽车典型零部件的逆向构建系统，还包括：坐标特征提取模块，用于提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面。

坐标系定义模块，用于采用右手定则创建整车坐标系。

车身骨架件点云处理模块，用于将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

作为一种可选的实施方式，所述汽车典型零部件的逆向构建系统，还包括：第二点云获取模块，用于对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据。

特征曲面获取模块，用于对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫略和倒圆操作得到特征曲面。

整体曲面获取模块，用于对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面。

车身外覆盖件曲面确定模块，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体。

作为一种可选的实施方式，所述整体曲面获取模块具体包括：整体曲面获取单元，用于根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。

作为一种可选的实施方式，所述车身外覆盖件曲面确定模块具体包括：分割曲面确定单元，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面。

辅助曲面创建单元，用于创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边。

车身外覆盖件曲面确定单元，用于根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面。

本发明通过对车身骨架件和非钣金件类零件采用不同的模型构建方法进行构建，使得得到的车身更加符合预期效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种汽车典型零部件的逆向构建方法，其特征在于，包括：

对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据，所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据；

对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型；

将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体；

采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面；

将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体；

对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据；

对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫掠和倒圆操作得到特征曲面；

对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面；

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体；

所述对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，具体为：

对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面；

创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边；

根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面；

汽车典型零部件分为两大类：第一大类为汽车车身，它需要建立整车坐标系，包含车身外覆盖件和车身骨架件；第二大类为汽车发动机与底盘零部件，每一个零件需建立自身本体坐标系；以下叙述按车身外覆盖件为第一类，车身骨架件为第二类，非钣金件类零件即发动机与底盘零部件为第三类；其中，车身外覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的异形体表面和内部的汽车零件，车身外覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，包括引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板和行礼箱盖板；车身骨架件是由骨架件和板件通过焊接拼装而成的车体框架，也称支撑车体的骨骼，包括发动机盖前支撑板、前柱、中柱、后柱；非钣金件类零件就是接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证汽车正常行驶的零件，包括①汽车发动机，包括活塞、曲轴和缸体；②汽车底盘，包括离合器、变速器、转向器、制动器和悬架；

第一类以乘用车外车身为例叙述车身外覆盖件的逆向流程，第一步：首先进行曲面构建前的准备工作：①模型精度的设置，曲面模型的质量要求取决于建模任务最初的目的；输入精度取决于工程设计所采用的系统；实体建模要确保设置的位置精度在实体建模系统允许的精度范围之内，参数使用CATIA的默认值；②工作台的定制，将建模使用的工具栏定制到FreeStyle模块中；③建立坐标系，建模前在三维空间中确立车身坐标系；

第二步：确定车身重构思路；在车身建模中只需要构建一侧的数据，另一侧的数据通过镜像操作得到；采用由中间向四周发散的思路进行，本次模型的一侧构建，建模的顺序是A-G；在明确了构建1/2模型以后，有两种建模思路：1)按车身钣金件的分块来分别建模；2)事先不考虑车身钣金件的分块问题，先构建出1/2模型，最后再进行曲面的分割；根据需求，本次建模采用第二种建模思路；

第三步：曲线的创建、调节与修剪；选择Automotive classA工作台下的CurveCreation命令创建曲线，选择Change Order命令更改阶数，在选择曲线阶数的时候，应遵循在满足形状控制的前提下尽可能选择较低的阶数，得到较为理想的曲线质量；曲线曲面的阶数在5阶或7阶时能获得较高的质量；若对曲线的质量没太高要求，直接观察曲率梳的分布走向，简单的对曲线质量加以判断；在质量要求较高的情况下，对曲率的2D图进行数据分析，通过这种方式曲线得到更加细微的控制；然后根据需要进行曲线的修剪；在创成式外形设计、FreeStyle中均可进行修剪操作，二者区别在于曲线带参与否，完成曲线修剪应进行曲线质量检查来判定是否符合要求；

第四步：曲面的构建与曲面质量检查；首先根据已构建的曲线通过patch、Fit togeometry及powerfit命令方法进行铺面的方式来创建基础曲面，然后在基础面上构建特征曲面，最终利用修剪、桥接、扫掠和倒圆命令完成细节处理；

曲面的构建均离不开曲面调节、曲面匹配与曲面的质量检查；进行曲面调节出于两个原因：满足形状要求和满足质量要求；曲面的形状是由控制点决定的，选择合适的曲面阶数，然后对控制点调整以实现对曲面形状和质量的控制；为了得到较高质量的曲面，在满足形状控制的前提下尽可能的使用较低的阶数；基础曲面的调节通过观察控制点处的曲面法线方向的整体布局和斑马线走势来判断曲面的形状和质量；曲面处于调节状态时，在U、V方向会显示出曲面当前的阶数，通过点击数字更改阶数；在曲面的四条边界上显示的字样表示曲面边界的连续性，点击F字样能够在F自由状态、G0点连续、G1切线连续和G2曲率连续间循环切换；复杂曲面调节在于与周围曲面连续性的控制；

汽车外表面是由许多块曲面构成的，在各块曲面生成后，必须把相互连接的曲面进行曲面匹配处理，以生成造型所需的曲面，为了使曲面匹配达到较为理想的状态，必须对待匹配的曲面进行变阶数和网格优化处理；在两曲面共同边的垂直方向，把它们的阶数定义为相同，而且在这个方向上两曲面的特征网格线应分布在同一面上；若两曲面的阶数分别是2×5和5×5，且两曲面在接合处是处于G0连续，曲面在U向或V向的最低阶数为2阶，此时表达的形状最简单；匹配G0连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于2阶；匹配G1连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于3阶；匹配G2连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于4阶；应用Matching命令匹配曲面时，根据匹配类型的不同选择partly部分匹配、diffusion扩散匹配或inside内部匹配；匹配完成后通过斑马线检测是否满足G2连续性要求，且两曲面控制点的排布较为合理，即满足要求；欲获得较高的曲面质量，需要边做边检查，及时发现和修正潜在的问题；

第五步：曲面的对称；模型的右侧是由左侧镜像而来的，这仅满足G0连续，是不符合要求的；左右两侧的曲面需要在对称处的连续性满足G2以上的连续性，解决方法包括：(1)构建两条关于对称平面yz平面对称的曲线，由两曲线桥接blend曲面，G2以上连续，接着对曲面进行controlpoint控制点的对称调节至合适位置，然后用yz曲面修剪split曲面，将修剪后的曲面关于yz平面对称，这样得到的yz面两侧的曲面就回到了修剪之前的连续性，这种方法做出的曲面均能达到G2以上的连续性要求；(2)通过创建的yz平面左侧的曲面，以该曲面的边界沿V向X轴拉伸出辅助曲面，并将两曲面匹配满足G1连续，隐藏或删除辅助曲面，并将匹配后的曲面关于yz平面对称得到满足G2连续的曲面；

第六步：曲面的分割；以车身覆盖件边界对曲面进行分割，分割操作在倒角之后进行，曲面的分割只需将特征线投影到目标曲面作为分割线，以分割线将曲面分割开来；创建辅助曲面以与分割线两侧的曲面构成锐边，有了辅助曲面后，分割线两侧的曲面就能够分别与之进行倒角，且倒角是成对出现的；

第七步：最终曲面质量检查；(1)环境影像分析，通过样本环境图像投影到曲面上而得的映像来分析曲面质量，要求环境光反馈良好，高光分布均匀合理；(2)斑马线检查是指在被检查的曲面上生成黑白相间的条纹线来检查曲面质量的方法；要求曲面上生成分布均匀且合理的斑马线，则表明被检查的曲面满足了曲面曲率均匀变化的要求；如所生成的斑马线出现了旋涡，则表明被检查曲面在旋涡处曲率变化不均匀或出现了拐点；若斑马线出现折线，则表示两曲面在相接处曲率变化较大，不能满足曲面光顺性要求；(3)曲面断面线分析，该方法是用一组平面去切割要分析的曲面，分析这组平面与曲面的交线，即用断面线的质量来判断曲面的质量；为了较为准确地判断曲面的质量，合理地定义两相邻平面之间的间距，生成一组能反映被检查曲面特征的断面线，同时也把断面线的曲率分布图打开，观察曲面在各个断面上的曲率分布情况，判断曲面各处的曲率分布状况；(4)几何连续性分析，分析曲面在连接处几何连续性的状况，要求曲面间的连续性应达到G2连续；(5)反射线分析；通过建立一组平行的直线，用这组直线模拟霓虹灯，将光线照射到曲面上，形成一系列的反射线，由此分析曲面的形状，要求绝大多数反射线均匀分布在曲面上；

第二类以乘用车车门内板为例叙述车身骨架件A面、B面和C面的逆向流程；

以车门内板为例，前期同样要进行整体的曲面构建流程规划及几大设计区域的划分，确定曲面区域构建方案，将车门内板按功能和区域进行分块划分，主曲面划分后，按大圆柱面拟合，下部的主体按平面拟合，每个区域的连接按A面要求处理；每一步构建的基础特征曲面同样要进行误差分析，这是反复过程，基础曲面过渡面的构建方法采用多截面混成、桥接和扫掠方式；结构特征面的构建采用拉伸、旋转、快速曲面重构和填充方式，并进行尺寸圆整，最终经过裁剪和倒圆，完成最终模型，并进行最终模型的曲面质量检查和误差分析；

第三类以柴油机活塞为例叙述非钣金件类零件的逆向流程，首先导入已经进行坐标变化的活塞点云，按零件特征分区建模，对于典型零部件的逆向方法，首先分析零件特征，应用截平面方法获取草绘轮廓，在草图设计中拟合成标准草绘特征，通过拉伸活塞头部、旋转燃烧室和多截面混成活塞全部的构建方式生成基础曲面，活塞的外部形状经过缝合、修剪和倒圆完成基础曲面的连接，同样应反复进行曲面的误差分析，判定合格后将合格后的曲面进行封闭实体操作；由于快速曲面重构得到的典型特征面或圆柱不符合工程特性，要将获得的实体零件进行工程图设计，通过精度设置达到尺寸圆整化的目的；本身具有参考标准尺寸的零件，需要选择最接近的标准直径来建模。

2.根据权利要求1所述的一种汽车典型零部件的逆向构建方法，其特征在于，在所述对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据之后还包括：

提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面；

采用右手定则创建整车坐标系；

将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

3.根据权利要求1所述的一种汽车典型零部件的逆向构建方法，其特征在于，所述对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面具体为：

根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。

4.一种汽车典型零部件的逆向构建系统，其特征在于，包括：

第一点云获取模块，用于对样本汽车典型零部件进行三维测量得到汽车典型零部件点云数据，所述汽车典型零部件点云数据包括：车身骨架件点云数据和非钣金件类零件点云数据，所述非钣金件类零件点云数据为发动机点云数据和底盘零部件点云数据；

分区建模模块，用于对所述车身骨架件点云数据进行分区域建模得到多个骨架件基础特征曲面，对所述非钣金件类零件点云数据进行分区域建模得到多个典型结构件区域模型；

骨架件结构面确定模块，用于将各所述骨架件基础特征曲面拼接得到骨架件基础特征曲面过渡面，并对所述骨架件基础特征曲面过渡面依次进行拉伸、旋转、快速曲面重构、填充、关键尺寸圆整、裁剪和倒圆操作得到骨架件结构面，所述骨架件结构面用于构建骨架件实体；

基础曲面确定模块，用于采用截平面方法分别对各所述典型结构件区域模型进行处理得到多个草绘轮廓并对各所述草绘轮廓均依次进行拉伸、旋转和多截面混成操作得到多个基础曲面；

典型结构件模型确定模块，用于将多个所述基础曲面缝合得到缝合曲面，并对所述缝合曲面依次进行修剪、倒圆和封闭实体操作得到非钣金件类零件模型，所述非钣金件类零件用于构建非钣金件类零件实体；

第二点云获取模块，用于对所述样本汽车典型零部件的车身外覆盖件进行三维测量得到车身外覆盖件点云数据，并截取一半的所述车身外覆盖件点云数据得到部分覆盖件点云数据；

特征曲面获取模块，用于对所述部分覆盖件点云数据依次进行曲线阶数调节、铺面、修剪、桥接、扫掠和倒圆操作得到特征曲面；

整体曲面获取模块，用于对所述特征曲面进行对称操作，得到整体曲面；

车身外覆盖件曲面确定模块，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面，并对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面，所述车身外覆盖件曲面用于构建车身外覆盖件实体；

所述车身外覆盖件曲面确定模块，具体包括：

分割曲面确定单元，用于对所述整体曲面按照特征线进行分割得到多个分割曲面；

辅助曲面创建单元，用于创建辅助曲面，所述辅助曲面与各所述分割曲面均构成锐边；

车身外覆盖件曲面确定单元，用于根据所述辅助曲面分别对各所述分割曲面进行倒角操作得到多个车身外覆盖件曲面；

汽车典型零部件分为两大类：第一大类为汽车车身，它需要建立整车坐标系，包含车身外覆盖件和车身骨架件；第二大类为汽车发动机与底盘零部件，每一个零件需建立自身本体坐标系；以下叙述按车身外覆盖件为第一类，车身骨架件为第二类，非钣金件类零件即发动机与底盘零部件为第三类；其中，车身外覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的异形体表面和内部的汽车零件，车身外覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，包括引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板和行礼箱盖板；车身骨架件是由骨架件和板件通过焊接拼装而成的车体框架，也称支撑车体的骨骼，包括发动机盖前支撑板、前柱、中柱、后柱；非钣金件类零件就是接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证汽车正常行驶的零件，包括①汽车发动机，包括活塞、曲轴和缸体；②汽车底盘，包括离合器、变速器、转向器、制动器和悬架；

第一类以乘用车外车身为例叙述车身外覆盖件的逆向流程，第一步：首先进行曲面构建前的准备工作：①模型精度的设置，曲面模型的质量要求取决于建模任务最初的目的；输入精度取决于工程设计所采用的系统；实体建模要确保设置的位置精度在实体建模系统允许的精度范围之内，参数使用CATIA的默认值；②工作台的定制，将建模使用的工具栏定制到FreeStyle模块中；③建立坐标系，建模前在三维空间中确立车身坐标系；

第二步：确定车身重构思路；在车身建模中只需要构建一侧的数据，另一侧的数据通过镜像操作得到；采用由中间向四周发散的思路进行，本次模型的一侧构建，建模的顺序是A-G；在明确了构建1/2模型以后，有两种建模思路：1)按车身钣金件的分块来分别建模；2)事先不考虑车身钣金件的分块问题，先构建出1/2模型，最后再进行曲面的分割；根据需求，本次建模采用第二种建模思路；

第三步：曲线的创建、调节与修剪；选择Automotive classA工作台下的CurveCreation命令创建曲线，选择Change Order命令更改阶数，在选择曲线阶数的时候，应遵循在满足形状控制的前提下尽可能选择较低的阶数，得到较为理想的曲线质量；曲线曲面的阶数在5阶或7阶时能获得较高的质量；若对曲线的质量没太高要求，直接观察曲率梳的分布走向，简单的对曲线质量加以判断；在质量要求较高的情况下，对曲率的2D图进行数据分析，通过这种方式曲线得到更加细微的控制；然后根据需要进行曲线的修剪；在创成式外形设计、FreeStyle中均可进行修剪操作，二者区别在于曲线带参与否，完成曲线修剪应进行曲线质量检查来判定是否符合要求；

第四步：曲面的构建与曲面质量检查；首先根据已构建的曲线通过patch、Fit togeometry及powerfit命令方法进行铺面的方式来创建基础曲面，然后在基础面上构建特征曲面，最终利用修剪、桥接、扫掠和倒圆命令完成细节处理；

曲面的构建均离不开曲面调节、曲面匹配与曲面的质量检查；进行曲面调节出于两个原因：满足形状要求和满足质量要求；曲面的形状是由控制点决定的，选择合适的曲面阶数，然后对控制点调整以实现对曲面形状和质量的控制；为了得到较高质量的曲面，在满足形状控制的前提下尽可能的使用较低的阶数；基础曲面的调节通过观察控制点处的曲面法线方向的整体布局和斑马线走势来判断曲面的形状和质量；曲面处于调节状态时，在U、V方向会显示出曲面当前的阶数，通过点击数字更改阶数；在曲面的四条边界上显示的字样表示曲面边界的连续性，点击F字样能够在F自由状态、G0点连续、G1切线连续和G2曲率连续间循环切换；复杂曲面调节在于与周围曲面连续性的控制；

汽车外表面是由许多块曲面构成的，在各块曲面生成后，必须把相互连接的曲面进行曲面匹配处理，以生成造型所需的曲面，为了使曲面匹配达到较为理想的状态，必须对待匹配的曲面进行变阶数和网格优化处理；在两曲面共同边的垂直方向，把它们的阶数定义为相同，而且在这个方向上两曲面的特征网格线应分布在同一面上；若两曲面的阶数分别是2×5和5×5，且两曲面在接合处是处于G0连续，曲面在U向或V向的最低阶数为2阶，此时表达的形状最简单；匹配G0连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于2阶；匹配G1连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于3阶；匹配G2连续时，曲面在U向或V向的阶数必须小于4阶；应用Matching命令匹配曲面时，根据匹配类型的不同选择partly部分匹配、diffusion扩散匹配或inside内部匹配；匹配完成后通过斑马线检测是否满足G2连续性要求，且两曲面控制点的排布较为合理，即满足要求；欲获得较高的曲面质量，需要边做边检查，及时发现和修正潜在的问题；

第五步：曲面的对称；模型的右侧是由左侧镜像而来的，这仅满足G0连续，是不符合要求的；左右两侧的曲面需要在对称处的连续性满足G2以上的连续性，解决方法包括：(1)构建两条关于对称平面yz平面对称的曲线，由两曲线桥接blend曲面，G2以上连续，接着对曲面进行controlpoint控制点的对称调节至合适位置，然后用yz曲面修剪split曲面，将修剪后的曲面关于yz平面对称，这样得到的yz面两侧的曲面就回到了修剪之前的连续性，这种方法做出的曲面均能达到G2以上的连续性要求；(2)通过创建的yz平面左侧的曲面，以该曲面的边界沿V向X轴拉伸出辅助曲面，并将两曲面匹配满足G1连续，隐藏或删除辅助曲面，并将匹配后的曲面关于yz平面对称得到满足G2连续的曲面；

第六步：曲面的分割；以车身覆盖件边界对曲面进行分割，分割操作在倒角之后进行，曲面的分割只需将特征线投影到目标曲面作为分割线，以分割线将曲面分割开来；创建辅助曲面以与分割线两侧的曲面构成锐边，有了辅助曲面后，分割线两侧的曲面就能够分别与之进行倒角，且倒角是成对出现的；

第七步：最终曲面质量检查；(1)环境影像分析，通过样本环境图像投影到曲面上而得的映像来分析曲面质量，要求环境光反馈良好，高光分布均匀合理；(2)斑马线检查是指在被检查的曲面上生成黑白相间的条纹线来检查曲面质量的方法；要求曲面上生成分布均匀且合理的斑马线，则表明被检查的曲面满足了曲面曲率均匀变化的要求；如所生成的斑马线出现了旋涡，则表明被检查曲面在旋涡处曲率变化不均匀或出现了拐点；若斑马线出现折线，则表示两曲面在相接处曲率变化较大，不能满足曲面光顺性要求；(3)曲面断面线分析，该方法是用一组平面去切割要分析的曲面，分析这组平面与曲面的交线，即用断面线的质量来判断曲面的质量；为了较为准确地判断曲面的质量，合理地定义两相邻平面之间的间距，生成一组能反映被检查曲面特征的断面线，同时也把断面线的曲率分布图打开，观察曲面在各个断面上的曲率分布情况，判断曲面各处的曲率分布状况；(4)几何连续性分析，分析曲面在连接处几何连续性的状况，要求曲面间的连续性应达到G2连续；(5)反射线分析；通过建立一组平行的直线，用这组直线模拟霓虹灯，将光线照射到曲面上，形成一系列的反射线，由此分析曲面的形状，要求绝大多数反射线均匀分布在曲面上；

第二类以乘用车车门内板为例叙述车身骨架件A面、B面和C面的逆向流程；

以车门内板为例，前期同样要进行整体的曲面构建流程规划及几大设计区域的划分，确定曲面区域构建方案，将车门内板按功能和区域进行分块划分，主曲面划分后，按大圆柱面拟合，下部的主体按平面拟合，每个区域的连接按A面要求处理；每一步构建的基础特征曲面同样要进行误差分析，这是反复过程，基础曲面过渡面的构建方法采用多截面混成、桥接和扫掠方式；结构特征面的构建采用拉伸、旋转、快速曲面重构和填充方式，并进行尺寸圆整，最终经过裁剪和倒圆，完成最终模型，并进行最终模型的曲面质量检查和误差分析；

第三类以柴油机活塞为例叙述非钣金件类零件的逆向流程，首先导入已经进行坐标变化的活塞点云，按零件特征分区建模，对于典型零部件的逆向方法，首先分析零件特征，应用截平面方法获取草绘轮廓，在草图设计中拟合成标准草绘特征，通过拉伸活塞头部、旋转燃烧室和多截面混成活塞全部的构建方式生成基础曲面，活塞的外部形状经过缝合、修剪和倒圆完成基础曲面的连接，同样应反复进行曲面的误差分析，判定合格后将合格后的曲面进行封闭实体操作；由于快速曲面重构得到的典型特征面或圆柱不符合工程特性，要将获得的实体零件进行工程图设计，通过精度设置达到尺寸圆整化的目的；本身具有参考标准尺寸的零件，需要选择最接近的标准直径来建模。

5.根据权利要求4所述的一种汽车典型零部件的逆向构建系统，其特征在于，还包括：

坐标特征提取模块，用于提取所述车身骨架件点云数据的坐标特征，所述坐标特征包括点、线和面；

坐标系定义模块，用于采用右手定则创建整车坐标系；

车身骨架件点云处理模块，用于将所述坐标特征采用对齐到全局的方式对齐到所述整车坐标系中，得到处理后的车身骨架件点云数据。

6.根据权利要求4所述的一种汽车典型零部件的逆向构建系统，其特征在于，所述整体曲面获取模块，具体包括：

整体曲面获取单元，用于根据对称面对所述特征曲面进行映射操作得到整体曲面；所述整体曲面在所述对称面处的连续性满足曲率连续。