逆向工程在汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

    在汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中，制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)安全行駛過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。裝配一款性能優(yōu)異的制動(dòng)器，可以提高制動(dòng)效能，保持制動(dòng)效能的恒定性，從而大大減小事故發(fā)生的概率。其中以盤(pán)式制動(dòng)器性能最為突出，保有量最大。盤(pán)式制動(dòng)器主要由鉗體，支架，活塞組件和摩擦塊等關(guān)鍵零部件組成。

    逆向工程是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱應(yīng)用先進(jìn)的逆向工程思想，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新一代的盤(pán)式制動(dòng)器，為盤(pán)式制動(dòng)器大批量生產(chǎn)提供較為完備的技術(shù)支持，以提高我國(guó)在汽車(chē)零部件及整車(chē)關(guān)鍵技術(shù)方面的自主研究開(kāi)發(fā)能力。

    2 數(shù)據(jù)采集

    數(shù)據(jù)采集方法分為接觸式采集法和非接觸式采集法。所謂接觸式采集法是指包括使用基于力的擊發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集和連續(xù)式掃描數(shù)據(jù)采集、磁場(chǎng)法、超聲波法。非接觸采集法主要運(yùn)用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集所示，主要包括：激光三角形法、激光測(cè)距法、結(jié)構(gòu)光法以及圖像分析法等。這里采用非接觸采集法獲取復(fù)雜零件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，即三角面片數(shù)據(jù)。如圖1所示，是三維掃描儀的示意圖，其包含掃描支架，信號(hào)采集設(shè)備，信號(hào)輸出設(shè)備，及其附屬設(shè)備。零件掃描時(shí)應(yīng)注意四點(diǎn)原則：第一，對(duì)測(cè)量頭進(jìn)行軟件標(biāo)定和硬件標(biāo)定；第二，顯影劑噴涂均勻；第三，標(biāo)志點(diǎn)粘貼無(wú)序；第四，掃描環(huán)境(包括光照，振動(dòng)等)要穩(wěn)定。

    盤(pán)式制動(dòng)器中，制動(dòng)鉗體及支架等具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，難以通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)繪進(jìn)行正向建模。尤其是制動(dòng)鉗體，其用于裝配自調(diào)機(jī)構(gòu)和活塞的活塞孔位置，其內(nèi)表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證逆向效果，應(yīng)盡可能多的獲取內(nèi)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其它零件，如活塞，螺桿機(jī)構(gòu)組件，卡環(huán)等則通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)繪建模。以制動(dòng)器鉗體為例，掃描得到的鉗體點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖2所示：

    圖1 三維掃描儀

    圖2 鉗體點(diǎn)云數(shù)據(jù)

    3 數(shù)據(jù)處理

    經(jīng)三維掃描儀掃描后獲取的零件點(diǎn)云數(shù)據(jù)，一般可能存在破洞、背景點(diǎn)和壞點(diǎn)等現(xiàn)象，可通過(guò)配套軟件ATOS Professional進(jìn)行處理或?qū)⑷敲嫫瑪?shù)據(jù)導(dǎo)人CATIA中，利用CATIA中的Remove功能對(duì)噪點(diǎn)進(jìn)行清理。

    利用三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)其誤差保持在10um以上，主要來(lái)源于設(shè)備誤差。通過(guò)對(duì)設(shè)備的標(biāo)定，可將該誤差減小到40 um以下。

    4 曲面擬合

    CATIA曲面擬合方法有多種，對(duì)于平面，我們可以通過(guò)以下幾種方法創(chuàng)建：Extrude，Sweep，Basic Surface Recognitionl)以及Power Fit。對(duì)于規(guī)則曲面，可以通過(guò)Extrude，Revolve，Sweep，BasicSurface Recognition等功能創(chuàng)建出來(lái)。對(duì)于不規(guī)則曲面，主要通過(guò)Sweep，Blend，Multi-Sections Surfaces以及Power Fit等功能來(lái)創(chuàng)建。還有其它一些擬合功能，如Fill，Surfaces Network等?？傊瑢?duì)于擬合方法的選取，要根據(jù)零件的具體特征而定。

    曲面擬合前，必須要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面作為之后所有創(chuàng)建平面的基準(zhǔn)，具有至關(guān)重要的作用。因?yàn)閷?shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都有尺寸公差和形位公差的要求，公差都是建立在一定的基準(zhǔn)上的。CATIA提供了非常簡(jiǎn)便而有效的方法來(lái)創(chuàng)建基準(zhǔn)面，即構(gòu)建笛卡爾坐標(biāo)系。對(duì)于某些具有對(duì)稱特征的零件，如果坐標(biāo)系構(gòu)建合理，可以利用CATIA提供的對(duì)稱(symmetry)功能，直接獲得另外一半的特征，從而大大提高建模效率。