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一、引言 　　从1886年，德国人卡尔·费利特里奇·本茨发明第一辆以汽油发动机为动力的三轮车开始，到1959年，日本丰田公司在美国建立工厂，世界汽车工业从萌芽期到高速发展期，汽车已经成为了社会生产、生活中不可或缺的组成部分。 　　一百多年以来，汽车产品的研发、设计模式也随着工业设计、工程设计和制造方式的变更不断发展、演变。特别是近几十年来，世界汽车市场加速一体化，竞争日趋激烈，客户需求日益多元化，汽车产品的T（时间）、Q（质量）、C（成本）和S（服务）成为了制胜的关键因素。同时，制造工业领域的数字化产品研发技术发展迅猛，产品的设计和研发模式迅速从手工模式、部分手工模式向全数字化模式发展。作为制造工业技术的先行者，汽车业迅速引入大量数字化产品研发技术，并将传统研发和设计模式与三维数字化技术相结合，逐步建立了现代汽车设计与研发流程。数字化研发技术给汽车工业注入了新的活力，使汽车产品的研发周期大幅度缩短，对市场需求的响应能力迅速提高，同时改善了汽车研发的质量、降低了研发成本。反过来，数字化技术在汽车工业的广泛应用，推动了数字化技术的进一步成熟、发展，仿真分析、逆向工程、数字化功能样机和虚拟现实等新型数字化技术都有汽车工业的痕迹。 　　汽车产品的数字化研发离不开高性能的计算机硬件平台，特别是三维数字化设计技术的应用，更与计算机的图形性能息息相关。早在80年初，三维设计技术已经出现并具备了一定的实用价值。但是，当时个人计算机的硬件性能还不能满足三维应用的需求，三维设计软件必须在UNIX小型机上运行。这使得三维技术的可用性不高，而成本却非常高。90年代中晚期，个人计算机的兴起及性能的迅速提升，使三维数字化技术在汽车工业的应用进入了高速发展期。 　　图1 汽车设计的全面数字化已经是大势所趋

研发流程包括管理、设计、组织等方方面面的辅助流程，本文主要向大家介绍汽车研发中的核心流程，也就是专业的汽车设计开发流程，这一流程的起点为项目立项，终点为量产启动，主要包括5个阶段： 　　一、方案策划阶段 　　一个全新车型的开发需要几亿甚至十几亿的大量资金投入，投资风险非常大，如果不经过周密调查研究与论证，就草率上马新项目，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合消费者需求，没有市场竞争力。因此市场调研和项目可行性分析就成为了新项目至关重要的部分。通过市场调研对相关的市场信息进行系统的收集、整理、纪录和分析，可以了解和掌握消费者的汽车消费趋势、消费偏好和消费要求的变化，确定顾客对新的汽车产品是否有需求，或者是否有潜在的需求等待开发，然后根据调研数据进行分析研究，总结出科学可靠的市场调研报告，为企业决策者的新车型研发项目计划，提供科学合理的参考与建议。 　　汽车市场调研包括市场细分、目标市场选择、产品定位等几个方面。项目可行性分析是在市场调研的基础上进行的，根据市场调研报告生成项目建议书，进一步明确汽车形式（也就是车型确定是微型车还是中高级车）以及市场目标。可行性分析包括外部的政策法规分析、以及内部的自身资源和研发能力的分析，包括设计、工艺、生产以及成本等方面的内容。在完成可行性分析后，就可以对新车型的设计目标进行初步的设定，设定的内容包括车辆形式、动力参数、底盘各个总成要求、车身形式及强度要求等。 　　将初步设定的要求发放给相应的设计部门，各部门确认各个总成部件要求的可行性以后，确认项目设计目标，编制最初版本的产品技术描述说明书，将新车型的一些重要参数和使用性能确定下来。在方案策划阶段还有确定新车型是否开发相应的变形车，确定变形车的形式以及种类。项目策划阶段的最终成果是一份符合市场要求，开发可行性能够保证得到研发各个部门确认的新车型设计目标大纲。该大纲明确了新车型的形式、功能以及技术特点，描述了产品车型的最终定位，是后续研发各个过程的依据和要求，是一份指导性文件。 　　二、概念设计阶段 　　概念设计阶段开始后就要制定详细的研发计划，确定各个设计阶段的时间节点；评估研发工作量，合理分配工作任务；进行成本预算，及时控制开发成本；制作零部件清单表格，以便进行后续开发工作。概念车设计阶段的任务主要包括总体布置草图设计和造型设计两个部分。 　　1．总体布置草图 　　总体布置草图也称为整体布置草图、整车布置草图。绘制汽车总布置草图是汽车总体设计和总布置的重要内容，其主要任务是根据汽车的总体方案及整车性能要求提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成间、相关总成间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足产品目标大纲要求的整车参数和性能指标的汽车。而总体布置草图确定的基本尺寸控制图是造型设计的基础。 　　总体布置草图的主要布置内容包括：车厢及驾驶室的布置，主要依据人机工程学来进行布置，在满足人体的舒适性的基础上，合理的布置车厢和驾驶室。发动机与离合器及变速器的布置、传动轴的布置、车架和承载式车身底板的布置、前后悬架的布置、制动系的布置、油箱、备胎和行李箱等的布置、空调装置的布置。 　　图1 保时捷跑车总体布置方案正视图 　　2．造型设计 　　在进行了总体布置草图设计以后，就可以在其确定的基本尺寸的基础上进行造型设计了。汽车的造型设计现在已经成为汽车研发中至关重要的环节，包括外形和内饰设计两部分。而造型设计过程也分为设计和模型制作两个阶段。汽车造型设计师根据要设计的车型，首先收集同类车型的图片资料，对同类车型进行造型上的比较，根据这些车型在市场上的受欢迎程度，总结出目前的流行的一些设计趋势以及时尚元素，作为设计的主题或关键词。比如简洁、复古、前卫等词语。 　　设计阶段包括设计草图和设计效果图两个阶段，设计草图是设计师快速捕捉创意灵感的最好方法，最初的设计草图都比较简单，它也许只有几根线条，但是能够勾勒出设计造型的神韵，设计师通过设计大量的草图来尽可能多的提出新的创意。每个设计师都会对少数几个自己认为比较好的草图进行完善，包括绘制多个角度的草图，进一步推敲车身的形体，突出造型特征等等。下面是菲亚特Bravo设计草图，我们可以看出最初的草图形体是比较简练的，只强调部分的特征线。而后来的深入设计草图则比较完整的表达了车身的整个形态。   　图2 菲亚特Bravo前期设计草图 　二、汽车概念设计和造型设计阶段 　　对于大多数人来说，欣赏和选择一辆汽车，除了性能因素之外，汽车的外观造型是最关键的考量标准。对于消费者而言，汽车也许是一件完美的艺术品。但对于汽车设计师而言，汽车则是典型的工业产品。设计师必须在消费者调查、市场调研、竞争对手分析及企业制造能力分析的基础上，确定设计对象的市场定位，进而确定造型设计的方向。 　　在确立造型设计的方向后，设计师将采用手绘的方式设计概念草图和效果图。尽管概念设计有相应的数字化工具可以使用，但大多数设计师在思考阶段还是习惯手工方式。数字化工具往往在方案确定后，用于正式效果图的绘制和三维造型设计。 　　图2 设计师采用手绘方式建立概念草图 　　基本方案确定后，设计师开始利用数字化设计软件建立概念草图和三维造型。这个时候，本文的主角登场了。建立概念草图和三维造型最为常用的软件是AutodeskAliasStudiotools。Alias是目前世界上最主流的工业造型设计软件，可以说是全球汽车业的行业标准设计工具。设计师利用Alias软件的Studio/paint、Design/Studio、Studio、Surface/Studio和AutoStudio等5个功能部分，完成从草图绘制到造型的所有概念造型创建工作。 　　图3 汽车数字化造型

图3　菲亚特Bravo设计深入草图 当草图绘制到了一定阶段后，设计工作室内部会进行一次讨论，设计室负责人(比如设计总监)将从设计师的设计草图中挑出几个相对较好的创意，进行深入的设计。接下来就是绘制被选中的草图的精细设计效果图，随着计算机辅助设计的发展，以及其所带来的方便和快捷，越来越多的设计师开始使用各种绘图软件进行效果图的绘制。主要的绘图软件有Photoshop、Painter以及AliasSkethbookd等。设计师绘制精细效果图的目的是为了让油泥模型师或者数字模型师（其使用3D软件将设计师的设计由效果图变为3维的电脑数据模型，这种模型能够直接将数据输入5轴铣削机，铣削出油泥模型）看到更加清晰的设计表现效果，以便保证以后的模型能够更好的与设计师的设计意图相一致。设计效果图绘制完毕以后要进行一次评审，这次评审会决定让其中的的几个方案进行1：5的油泥模型制作。 　图4　菲亚特Bravo设计方案效果图之一 　图5　菲亚特Bravo内饰设计方案效果图

在概念造型阶段，由于模型的复杂程度不高，没有复杂的内部结构，而且以曲面、线框模型为主，因此，与AutodeskAliasStudiotools相互协同的最佳专业显卡是QuadroFX1800和QuadroFX3800。 　　图4 利用硬加速检验曲面光顺性 　　图5 用于测试的轿车模型（渲染模型截图为局部）

三、汽车工程设计 　　汽车设计是非常复杂的系统工程，Alias概念造型设计仅仅是个开始，后续的工程设计才是决定汽车整体性能和安全性的关键步骤。在工程设计阶段，工程师需要考虑汽车的车身结构、制造工艺性、空气动力学特性、人机工程特性、材料特性、声学特性和光学特性等诸多因素。利用Alias软件建立的三维造型为汽车的工程设计部门提供了第一轮造型信息，工程部门可以据此进行详细的结构设计，围绕三维模型开展白车身工程、内外饰工程、底盘工程、电气工程和动力总成工程等详细工程项目。 　　汽车工程设计最主要的两个软件是CATIA和NX。CATIA是世界上最完善的大型三维CAD/CAM一体化设计软件，由于其功能全面，又经过航空工业用户的长期磨砺，特别适于设计子系统众多、结构复杂的产品，汽车设计是CATIA的主要应用领域之一。UGNX进入汽车行业也非常早，通用汽车就是UG最大的用户，很多汽车发动力制造商使用UGNX设计和辅助制造产品。NX与CATIA一样，具有丰富的功能，在吸收了I-DEAS之后，其在逆向工程、CAM加工和设计分析、验证等方面有其独到之处。UGNX目前的最新版本是6.0，而CATIA的主流版本是CATIAV5R19（新版本V6用户群还很少）。 　　我们采用操作脚本，在UGNX和CATIA中进行三维模型的实际操作，捕捉连续动作的帧数。对于UGNX6，我们特别增加了实时着色测试。NX6引入的Trueshade（真实着色）功能，帮助用户实现高质量的动态模型可视化，可以选择多种环境、光源下的真实感材料贴图。 　　图6 Trueshade改进了模型的可视化效果 　　CATIA和NX对显卡的要求其实并不高于AliasStudiotools2010，但是，CATIA和NX所需处理模型的复杂程度往往高于Alias。以整车设计而言，Alias模型仅仅具备外观造型信息，而CATIA下的模型就包括整车结构、电气布线、动力总成等几乎全部产品信息。因此，利用CATIA和NX设计大型装配体，往往需要性能更强大的显卡。我们在测试过程中加入了QuadroFX4800。QuadroFX4800基于GT200核心，属于超高端专业显卡。QuadroFX4800几乎支持所有NVIDIA公司在专业显卡领域的专利技术，包括SLI、OS-SLI、G-Sync和HDSDI。其硬件参数如表6所示。相比QuadroFX3800，尽管几何、像素处理能力并无提高，但QuadroFX4800的显存带宽和容量进一步增加，分别达到了76.8GB/s和1.5GB，使其处理大模型的能力更强。我们可以通过下面的测试感受中端、高端、超高端QuadroFX显卡的性能差别。 　　CATIA的是直接使用了Viewperf10的轿车模型，这个汽车模型包含了大约210万个顶点，脚本进行矩阵复制、旋转平移等操作。   　　图7 CATIAV5R19的测试轿车模型 　　图7 Viewperf10中的NX测试模型SUV车型 　　尽管模型复杂程度相差不多，但几乎所有测试显卡都在NX6中吃力一些。很明显，NX6对显卡的要求要高于CATIA。QuadroFX1800在这项测试中被证明不适合NX6大装配作业，其性能不能满足要求。相比而言，QuadroFX3800基本满足性能要求，可以作为NX6大装配设计首选的图形平台。QuadroFX4800锦上添花，在Trueshade测试中表现突出。至于GeForceGTX260，除了在第一项测试中有所表现外，其他各项测试都垫底，而且帧数都为个位数，建议NX6用户如果有装配设计需求，尽量选择专业卡。 如前所述对设计方案效果图进行评审以后就要开始制作模型了，一般有3—5个甚至更多方案会被选中进行1：5的小比例模型制作，制作小比例模型主要是为了节约成本以及节省时间，一般的汽车厂家都会使用油泥作为材料来制作小比例模型，主要是因为其容易修改，便于在模型制作阶段不断完善。 　　油泥模型的制作也有两种方法，一种是油泥模型师直接完全人工雕刻模型，另外一种是由数字模型师先根据设计效果图在alias等软件里先建造出3维数字模型然后由铣削机铣削出油泥模型，然后经油泥模型师进行细节调整。当然在油泥制作过程中设计师必须全程跟踪指导，以确保油泥模型能够符合自己的设计意图。 图6　　奔驰R级小比例模型造型方案 　图7　smartforfour小比例模型方案 在完成小比例油泥模型制作之后，公司高层将会对模型进行评审，这次是第一次实物模型的评审，他们将综合考虑各个影响到生产的的因素，包括：美学、工艺、结构等。不过主要还是对模型外观美学的评判，通过评审挑选出其中的2－3个方案进行1：1的全尺寸油泥模型制作。 　　传统的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出来的，这种方法费时费力而且模型质量不能得到很好的保证，制作一个整车模型大约要花上3个月左右的时间，现在随着技术的进步，各大汽车厂家的全尺寸整车模型基本上都是由5轴铣削机铣削出来的，油泥模型师只需要根据设计师的要求对铣削出来的模型进行局部的修改就可以了，这种方法制作一个模型只需要1个月甚至更少的时间。油泥模型制作完毕后，根据需要将进行风洞试验以测定其空气动力学性能；为了更直观的观察模型通常进行贴膜处理，以便检查表面质量和产生逼真的实车效果。这时要进行一次全尺寸模型的评审会，从中选出最终的设计方案，并对其提出一些修改意见。油泥模型师根据修改意见调整油泥模型，修改完毕后再次进行评审，并最终确定造型方案，冻结油泥模型。至此造型阶段全部完成，项目进入工程设计阶段。 　图8　福特S-MAX油泥模型 　图9　贴膜后的S80油泥模型方案 风洞试验主要是为了测试汽车的空气动力学性能，获取风阻系数，积累空气动力学数据。一般要对汽车正面和侧面的风阻进行测定，正面的试验用于计算正面风阻系数和提升力，侧面试验主要是考察测向风对汽车行驶的影响。国外大的汽车生产厂家有自己的风洞试验室，由于造价非常昂贵的原因国内尚没有专门的汽车风洞试验室。 　图19　雷诺新款拉古娜风洞试验 　图20　奔驰R级风洞试验 　　碰撞试验的作用是测试汽车结构的强度，通过各种传感器获得各个部分发生碰撞时的数据，考察碰撞发生时对车内假人造成的伤害情况。通过碰撞试验可以发现汽车安全上的问题，有针对性的对车身结构进行加强设计。碰撞试验主要包括正面碰撞、侧面碰撞以及追尾碰撞。 三、工程设计阶段 　　在完成造型设计以后，项目就开始进入工程设计阶段，工程设计阶段的主要任务就是完成整车各个总成以及零部件的设计，协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾，保证整车性能满足目标大纲要求。工程设计就是一个对整车进行细化设计的过程，各个总成分发到相关部门分别进行设计开发，各部门按照开发计划规定的时间节点分批提交零部件的设计方案。工程设计阶段主要包括以下几个方面: 　　1.总布置设计 　　在前面总布置草图的基础上，深入细化总布置设计，精确的描述各部件的尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置空间，确定各个部件的详细结构形式、特征参数、质量要求等条件。主要的工作包括发动机舱详细布置图、底盘详细布置图，内饰布置图、外饰布置图以及电器布置图。 　图10　某轿车3维总布置图俯视图 　　2．车身造型数据生成 　　车身或造型部门在油泥模型完成后，使用专门的3维测量仪器对油泥模型进行测量，测量的数据包括外形和内饰两部分。测量生成的数据称为点云，工程师根据点云使用汽车A面制作软件，比如Alias、Icem-surface、Catia等来构建汽车的外形和内室模型。在车身造型数据完成以后，通常要使用这些数据来重新铣削一个模型，目的是验证车身数据是否有错误。这个模型通常使用代木或者高密度塑料来进行加工，以便日后保存。 　图11　测量得到的点云数据 　图12　使用Catia软件制作车身表面 3．发动机工程设计 　　一般新车型的开发都会选用原有成熟的发动机动力总成，发动机部门的主要工作是针对新车型的特点以及要求，对发动机进行布置，并进行发动机匹配，这一过程一直持续到样车试验阶段，与底盘工程设计同步进行。 　　4．白车身工程设计 　　所谓白车身指的是车身结构件以及覆盖件的焊接总成，包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在内的未经过涂装的车身本体。白车身是保证整车强度的封闭结构。白车身由车身覆盖件、梁、支柱以及结构加强件组成，因此该阶段的主要工作任务就是确定车身结构方案，对各个组成部分进行详细设计，使用工程软件比如：UG、CATIA等完成3维数模构建，并进行工艺性分析完成装配关系图及车身焊点图。 　图13　某轿车白车身侧围部分设计图 　　5．底盘工程设计 　　底盘工程设计的内容就是对底盘的4大系统进行详细的设计，包括：传动系统设计、行驶系统设计、转向系统设计以及制动系统设计。主要工作包括: 　　(1)对各个系统零部件进行包括尺寸、结构、工艺、功能以及参数等方面的定义 　　(2)根据定义进行结构设计以及计算，完成3维数模 　　(3)零部件样件试验 　　(4)完成设计图和装配图 　　其中传动系统的主要设计内容为离合器、变速器、驱动桥，行驶系统的主要设计内容为悬架设计，转向系统的主要设计内容为转向器以及转向传动机构的设计，制动系统的设计内容包括制动器以及ABS的设计。 　图14　底盘部分系统3维设计图 　　6．内外饰工程设计 　　汽车内外饰包括汽车外装件以及内饰件，因其安装在车身本体上也称为车身附属设备。外装件的主要设计包括前后保险杠、玻璃、车门防撞装饰条、进气格栅、行李架、天窗、后视镜、车门机构及附件以及密封条。内饰件主要设计包括仪表板、方向盘、座椅、安全带、安全气囊、地毯、侧壁内饰件、遮阳板、扶手、车内后视镜等。 　　7．电器工程设计 　　电器工程负责全车的所有电器设计，包括雨刮系统、空调系统、各种仪表、整车开关、前后灯光以及车内照明系统。 　　经过以上各个总成系统的设计，工程设计阶段完成，最终确认整车设计方案。此时可以开始编制详细的产品技术说明书以及详细的零部件清单列表，验证法规。确定整车性能后，将各个总成的生产技术进行整理合成。 四、样车试验阶段 　　工程设计阶段完成以后进入样车试制和试验阶段，样车的试制由试制部门负责，他们根据工程设计的数据，根据试验需要制作各种试验样车。样车的试验包括两个方面：性能试验和可靠性试验。性能试验，其目的是验证设计阶段各个总成以及零部件经过装配后能否达到设计要求，及时发现问题，做出设计修改完善设计方案。可靠性试验的目的是验证汽车的强度以及耐久性。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行，不同车型有不同的试验标准。根据试制、试验的结果进行分析总结，对出现的各种问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。 　　汽车的试验形式主要有试验场测试、道路测试、风洞试验、碰撞试验等。各个汽车企业都有自己的试验场，试验场的不同路段分别模拟不同路况，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。 　图15　国内某汽车企业试验场 　图16　保时捷汽车试验场

　　图17 雷诺新款拉古娜试验场试验

　　道路测试是样车试验最重要的部分。通常要在各种不同的区域环境中进行，在我国北到黑龙江南到海南岛都有进行道路测试，以测定在不同气候条件下车辆的行驶性能以及可靠性。

　　图18 雷诺新款拉古娜在不同的气候环境下的道路测试

　图21　样车碰撞试验

　　试验阶段完成以后，新车型的性能得到确认，产品定型。

　　五、投产启动阶段

　　投产启动阶段的主要任务是进行投产前的准备工作，包括制定生产流程链，各种生产设备到位、生产线铺设等等。在试验阶段就同步进行的投产准备工作包括，模具的开发和各种检具的制造。投产启动阶段大约需要半年左右的时间，在此期间要反复的完善冲压、焊装、涂装以及总装生产线，在确保生产流程和样车性能的条件下，开始小批量生产进一步验证产品的可靠性，确保小批量生产3个月产品无重大问题的情况下，正式启动量产。

众所周知，车身的开发它需要大量资金的积累、技术的积累、人才的积累。我国汽车业尚没有形成很强的研发能力，很多专家认为：过去多年我们走的开发思路，一是完全自主开发，一切从零开始，这种开发思路实践证明不成功，因为我们没有那么大规模支持，更没有那么多的技术、管理积累；二是图省事，简单"拿来主义"，购买技术，这样技术永远掌在别人的手里，不可能形成自主开发能力。

　　逆向工程技术就是迅速解决提升我们汽车车身研发水平重要手段之一。我们提升汽车自主开发能力，赶上世界水平唯一的办法，必须采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、改进、创新。韩国、曰本都曾经走这条路，他们不是简单的把别人的车拿来装配，而是真正地消化、吸收，通过消化、吸收学习，缩短与世界水平的差距，逐步培养起自己的自主开发能力，因此成为今天的汽车开发世界强国。

　　逆向工程技术正是消化、吸收先进技术重要方法之一，尤其在车身开发方面，逆向工程技术是送我们走上巨人肩膀的强大武器。我们福田公司车身开发人员正是利用这先进技术开展了欧曼重卡车身的研发，并取得了成功。

　　一、逆向设计的概念

　　逆向工程（ReverseEngineering-RE）是对产品设计过程的一种描述。

　　在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”过程。逆向工程产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。

　　作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,逆向工程和快速原型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。它们的出现改变了传统产品设计开发模式,大大缩短了产品开发的时间周期,提高产品研发的成功率。

　　当今，各个行业越来越注重产品的外观设计，以此来吸引顾客，最终在商业上取得成功。这点在消费产品的设计中体现的尤为突出。特别是手机、数码相机、汽车等行业。

二、顺、逆向工程在设计流程中的比较与分析

　　逆向工程，顾名思义与顺向工程的设计流程不同，其过程是依靠已经存在的零件或是产品原型的表面所得到的资料来建立3DCAD模型，而不是透过设计图。

　　如图1所示，其两个设计流程的主要差别在于传统的顺向工程是概念设计、产品规范到产品设计图，而逆向工程则是由测量到的资料来反推得到3DCAD模型。顺向的产品开发程序是设计师依据产品企划时所定的规划与设计构想，绘制草图及效果图，并且依据效果图制作手工模型，或以建构CAD几何模型，最后进行NC或RP（RapidPrototype）的加工程序。然而导入逆向工程设计程序后，设计师仍是依据产品设计企划时所定的规范与设计构想，但效果图或精细描绘则已不是必备的程序了，取而代之的将是直接运用逆向工程对PU泡沫或油土模型进行点资料扫描，并交由CAD系统进行编修与重建，最后进行NC或RP的加工程序，从开发角度看，这个流程中可以明显发现顺、逆向工程的差异如图2所示。

单纯全流程逆向工程会产生以下问题：资料量大、调取数据麻烦、曲面定位（Location）、曲面的连续性控制等。采用混合式设计流程，仅需要对修改部分作局部逆向工程快速重建、从而能缩短整个设计制造的程序。如图3所示。

三、逆向设计的基本流程 　　图5 逆向工程流程图 　　逆向工程是将实物转变为CAD模型的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，逆向工程是汽车产品开发的新方式。目前基于CAD/CAM系统的数字扫描技术为实物逆向工程提供了有力的支持，在进行数字化扫描、完成实物的3D重建后，通过NC加工就能快速地制造出模具，最终注塑得到所需的产品，通过逆向工程技术，在消化、吸收先进技术的基础上，建立和掌握自己的产品开发设计技术，进行产品的创新设计，是提高汽车设计能力和制造效率的捷径。 　　逆向工程的简单过程是：利用数字化扫描设备扫描实体模型，将数据导入计算机，利用逆向工程软件处理获取的点云数据，行程曲线、曲面、实体模型，对实体模型进行修正，形成最终的三维模型。相比正向建模，逆向工程建模的速度更快，效率更高。逆向工程队对计算机处理器、内存和显卡的性能有综合要求，特别是要保证实时数据采集和处理，必须配置较高的内存和性能强大的显卡。

1、逆向工程的结构体系 　　逆向工程系统主要由三部分组成:产品实物几何外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。逆向工程中的关键技术是据采集、数据处理和模型的重建。(?$z3x4a%]1K+w%s 　　(1)数据采集 　　数据采集是逆向工程的第一步,其方法的得当直接影响到是否能准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据,影响到重构的CAD实体模型的质量,并最终影响产品的质量。   　　图6 数据采集

(2)数据处理 　　对于获取的一系列点数据在进行CAD模型重建前,必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等处理。 　　图7 运用CATIA软件进行数据处理

(3)模型重建 　　将处理过的测量数据导入CAD系统,依据前面创建的曲线、曲面构建出原型的CAD模型。 　　图8 重新建模

简单理解汽车逆向设计流程：拿到实物产品----进行产品公析抄数------抄数机进行抄数数据文件STL格式-----Surfacer或Geomagic进数据处理格式为igs------进行Pro/E等三维软件中进行绘图，当今主要流行的三维CAD软件如UG、IMAGEWARE、CATIA、I-DEAS、Pro/Engineer。 　　四、实例讲解 　　（一）逆向工程技术及其在福田重卡车身开发中应用 　　数据处据工作流程：对扫描数据进行处理→拼合扫描点云→以点云产生初步的表面→对杂讯点进行处理、删除→根据处理后的点云以及零件特征，进行零件三维曲面、结构重建，得到零件的三维数学模型和线架构图。下面以福田重卡前围某零件为例说明。 　　图9 拼合后的扫描点云图10扫描点云生成初步的表面 　　图11 删除杂讯点后的扫描点云 　　图12 根据点云建立零件的三维数学模型和线架构 　　文中主要针对目前设计流程布局规划合理性进行了探讨。结合实际项目中所遇到的障碍和问题，提出顺、逆向工程相结合的观点，从而达到优化设计流程，缩短产品研发周期的目的。顺、逆向工程的结合不仅可以解决设计流程中的设计与实体模型互动问题，也为设计师的概念发散提供了一个可靠的实物平台。在后续研究中，将更多考虑新兴技术，非接触扫描技术，虚拟现实技术的进一步应用。在整个设计流程中，将虚拟与现实之间的时时互动作为一个应用重点。部分取代现有实体模型，从而进一步缩短研发周期。提高产品竞争力。