當(dāng)前，我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展，越來越多的新車型被引入國內(nèi)；同時(shí)，國內(nèi)的汽車公司也在國外車型的基礎(chǔ)上大力自主研發(fā)設(shè)計(jì)新車型。因而，汽車的開發(fā)周期越來越短。汽車工業(yè)正逐漸由“大批量、單一車型”向“小批量、多種車型”制造模式轉(zhuǎn)變。在這種情況下，通過逆向工程技術(shù)獲取并建立汽車零部件實(shí)物的CAD模型具有重要的意義。    
　　本文通過汽車的變速桿罩蓋的CAD模型重構(gòu)實(shí)例，討論了基于光學(xué)測(cè)量的CAD建模的實(shí)施方法與應(yīng)用。
　　1、三維數(shù)據(jù)的采集    
　　本文采用照相式掃描設(shè)備Comet來實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車變速桿罩蓋的表面數(shù)據(jù)采集。Comet是由德國Steinbichler公司出品，它綜合了光學(xué)三角法、條紋投影法、相位移動(dòng)法等原理對(duì)實(shí)物做高速、高精度、非接觸測(cè)量，廣泛應(yīng)用于逆向工程及工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。Comet掃描系統(tǒng)由一個(gè)數(shù)碼攝像機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)光柵組成，一次可以采集400x400mm2范圍內(nèi)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，精度可以達(dá)到±0.004 mm。   
　　測(cè)量之前，首先應(yīng)檢測(cè)變速桿罩蓋表面是否光澤，由于我們所測(cè)量的變速桿罩蓋表面的顏色是深灰色，反光能力較差，需要在其表面均勻地噴上白色反光噴劑，以便其具有更好的反光效果。另外變速桿罩蓋彎曲表面較多，需多次測(cè)量，所以我們還需在被測(cè)物體的表面貼上參考點(diǎn)，這樣拼合點(diǎn)云的時(shí)候，多次測(cè)量得到的不同的點(diǎn)云就可以根據(jù)參考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拼合。
　　2、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理   
　　由測(cè)量設(shè)備采集到實(shí)物模型的點(diǎn)云之后．由于測(cè)量誤差或被測(cè)件表面質(zhì)量、環(huán)境等原因，將會(huì)存在大量的雜點(diǎn)．因此在進(jìn)行表面重建之前．需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理。   
　　Imageware可接收幾乎所有的i坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)．具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力．非常適合處理大量掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將掃描點(diǎn)云導(dǎo)入Imageware后。首先我們對(duì)輸入的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行除噪、稀疏等預(yù)處理。對(duì)于點(diǎn)云數(shù)據(jù)中明顯的噪聲點(diǎn)可以應(yīng)用Circle-Select Points命令手動(dòng)選擇后刪除。對(duì)于質(zhì)量較差的點(diǎn)云可以應(yīng)用Modify菜單下的Smooth命令進(jìn)行平滑濾波處理。為了降低后續(xù)的數(shù)據(jù)整理工作難度．我們還可以應(yīng)用Modify菜單下Data Reduction的命令進(jìn)行點(diǎn)云精簡(jiǎn)處理。
　　3、表面重建   
　　在逆向造型中，由點(diǎn)云一次性生成符合要求的曲面往往比較困難，通常需要先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分塊，分別構(gòu)造曲面。然后通過橋接、過渡、裁剪等細(xì)節(jié)特征處理得到全部曲面。   
　　對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域分割，在Imageware逆向環(huán)境下提供了兩種方法：一是基于點(diǎn)云曲率彩圖的Sharp Edges提取，該方法是一種基于邊的方法，它根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的法矢或曲率的突變，以一封閉邊界對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的不同區(qū)域進(jìn)行分割，并將邊界以線狀點(diǎn)云的形式提取出來；二是基于點(diǎn)云曲率彩圖的顏色特征(Color Based)提取，該方法是一種基于面的方法。它通過選取的種子點(diǎn)，進(jìn)行“區(qū)域生長”，找出具有相似幾何特征的空間點(diǎn)以同一區(qū)域的形式提取出來。另外Imageware并不一定能對(duì)所有特征實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分塊，有時(shí)還需要依賴于使用者對(duì)逆向特征辨識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，直接將點(diǎn)云用鼠標(biāo)進(jìn)行交互地分塊。   
　　完成數(shù)據(jù)分塊后，根據(jù)各區(qū)域點(diǎn)云的特點(diǎn)。Imageware提供了多種創(chuàng)建曲面的方法，可以由點(diǎn)云直接生成曲面(Surfaee from Cloud)，可以先擬合曲線。再通過蒙皮(Loft)、掃掠(Sweep)、四條邊界線(Surface by Boundary)等方法生成曲面，還可以結(jié)合點(diǎn)云和曲線來創(chuàng)建曲面(Fit w/Cloud and Curves)。
　　一般來說。模型包含許多細(xì)微特征，基礎(chǔ)曲面構(gòu)建完成之后，還必須對(duì)其進(jìn)行延伸、裁減、拼合，構(gòu)建圓角等操作。以完全符合點(diǎn)云的形狀。通過對(duì)曲面的編輯及過渡曲面的構(gòu)建，最終得到完整的曲面模型。
　　完成曲面擬合后。還可以將其轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)體造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　4、結(jié)論    
　　本文通過汽車變速罩蓋板的CAD建模實(shí)踐，通過運(yùn)用三維光學(xué)測(cè)量和Imageware軟件，對(duì)實(shí)物逆向造型過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。逆向工程作為現(xiàn)代汽車快速開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用對(duì)于汽車工業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)具有較強(qiáng)的理論與實(shí)踐指導(dǎo)意義。