基于PRO/E软件的灯罩逆向数字化快速设计与优化分析

摘 要：该文以灯罩点云为研究对象，通过逆向工程技术实现产品模型的重构。在局部修改产品模型的基础上，基于Pro/E软件，进行优化设计。基于ANSYS软件，进行评估分析，实现灯罩的逆向数字化快速设计。

关键词：逆向工程 数字化设计 优化分析

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0001-02

由于汽车零部件的设计要求不断提高，人们应用数字化技术设计该类产品，提高其设计质量，同时，降低其制造费用，因此，汽车零部件的数字化技术方面的文献较多[1-5]。目前，逆向工程被广泛地应用到汽车零部件的数字化开发及其改型设计、产品仿制、质量分析检测等相关领域，该技术可以加快产品的更新换代速度，降低企业开发新产品的成本与风险，加快产品的造型和系列化的设计，但是这方面的文献却较少[6]。该文基于PRO/E软件的参数化功能，通过逆向设计和MOLDFLOW软件的优化分析，实现灯罩的逆向数字化快速设计。

1 点云获取

基于德国的ATOS三维结构光学扫描仪，采集到的灯罩点云，如图1所示。

2 数据预处理

基于图1的点云，对点云稀疏的区域，进行破洞修补，使之成为连续均匀分布的点云；对点云中的杂点或域外值，进行限定删除的操作，使该点云成为真实再现灯罩原始模型的点云数据。点云数据预处理，如图2所示。由图2可见，点云经过数据预处理之后，数据点分布均匀连续，真实再现产品外观。

3 小平面特征法建模

在点云数据预处理的基础上，依次通过点云包络、小平面特征构建、光顺处理和精整处理。基于PRO/E软件的小平面特征造型，如图3所示。

4 数字化设计

基于PRO/E软件的数字化设计，即基于PRO/E软件的重新造型优化设计。在小平面特征造型基础上，进行模型数据的CAD模型重构。以小平面特征模型边缘及其曲率变化较大部分，作为主要的优化区域，将该小平面特征模型的曲面进行光滑处理、使小平面特征模型结构更加合理。数字化设计造型，如图4所示。由图3和图4对比可见，灯罩的数字化设计造型效果优于小平面特征造型，曲率平稳，曲面较为光滑，过渡自然。

5 优化分析

基于ANSYS软件，小平面特征造型的结构分析，如图5所示。由图5可见，小平面特征模型的受力多集中在边缘部分，应力集中在此部分比较明显。基于ANSYS软件，数字化设计造型的结构分析，如图6所示。由图6可见，数字化设计模型的受力分散在整个模型结构中，受力比较均匀；对比图5，数字化设计模型的边缘应力集中部位减少，结构得到了有效改善。

6 结语

该文是综合应用PRO/E软件和ANSYS软件，实现了灯罩的逆向造型、优化设计、模拟分析及产品的快速优化设计。随着数字化技术的发展，人们可以综合运用逆向工程技术，对汽车零部件点云模型进行逆向重建，并对重建后的汽车零部件模型进行初步的数字化再设计研究。人们可以解决许多工程设计中的实际应用问题，从而进行有效的辅助快速优化设计。

参考文献

[1] 段敏，焦洪宇，石晶，等.基于Pro/E的用户自定义特征及其在汽车零部件设计中的应用[J].机床与液压，2008，36（4）：152-153.

[2] 谢继鹏，李守成，徐世龙，等.油门踏板结构拓扑优化设计[J].农业装备技术，2012，38（4）：61-63.

[3] 万鹏，王红军.汽车零部件生产线数字化建模及分析[J].机械设计与制造，2012（12）：86-88.

[4] 秦健平，霍俊全.电子油门踏板理论计算及人机工程浅析[J].企业科技与发展，2014（13）：69-72.

[5] 武燕.逆向工程在汽车零部件设计中的应用研究[J].价值工程，2014（30）：81-82.

[6] 范钧，王雷刚.基于精度控制的钣金件逆向数字化快速开发[J].制造业自动化，2014，36（6）：74-76.