基于汽車縫道設(shè)計(jì)的二次開發(fā)研究

湯艷萍

基于汽車縫道設(shè)計(jì)的二次開發(fā)研究

湯艷萍

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201800）

對(duì)汽車縫道設(shè)計(jì)流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義，借助CATIA軟件進(jìn)行汽車縫道設(shè)計(jì)模塊的二次開發(fā)研究工作，通過在軟件中添加汽車縫道設(shè)計(jì)模塊，提升汽車主機(jī)廠汽車縫道設(shè)計(jì)的工作效率，為汽車廠家降低人力和時(shí)間成本。

汽車縫道設(shè)計(jì)；流程標(biāo)準(zhǔn)化定義；識(shí)別；二次開發(fā)

前言

中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)作為世界汽車產(chǎn)業(yè)重要組成部分，已經(jīng)完成了從小到大的過程，正在逐步實(shí)現(xiàn)由弱到強(qiáng)的巨大跨越。2019年中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，各大汽車廠為了搶先贏得市場(chǎng)份額，不斷加快新車型的研發(fā)和生產(chǎn)進(jìn)度。汽車縫道設(shè)計(jì)作為汽車廠家裝配汽車內(nèi)外飾零件的標(biāo)準(zhǔn)，其制定不僅體現(xiàn)了汽車的工藝要求和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也是汽車公司技術(shù)水平的高度體現(xiàn)。汽車縫道設(shè)計(jì)的相關(guān)工作在產(chǎn)品研發(fā)過程中起到為汽車質(zhì)量把關(guān)的重要作用。面對(duì)眾多的開發(fā)項(xiàng)目和驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)，在實(shí)際工作中，汽車縫道設(shè)計(jì)的制作消耗了大量的人力和時(shí)間成本。本文通過研究汽車縫道設(shè)計(jì)工作的具體流程，通過制定汽車縫道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化流程定義，借助工作應(yīng)用軟件CATIA 平臺(tái)，在其后臺(tái)運(yùn)用C++語言編程的方式進(jìn)行汽車縫道設(shè)計(jì)模塊的二次開發(fā)的研究工作，通過在軟件中添加汽車縫道設(shè)計(jì)模塊，提升汽車縫道設(shè)計(jì)的工作效率，為汽車廠家大幅度的降低人力和時(shí)間成本。

1 標(biāo)準(zhǔn)化流程定義

標(biāo)準(zhǔn)化流程定義，即用規(guī)范化的方法把標(biāo)準(zhǔn)的工作流程及管理程序定義下來，使之系統(tǒng)化和制度化。目前，通過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，汽車縫道設(shè)計(jì)具有流程規(guī)范，工作重復(fù)頻率高的特點(diǎn)。鑒于汽車縫道設(shè)計(jì)的這個(gè)特點(diǎn)，可以在實(shí)際工作中對(duì)其相關(guān)工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化流程的定義。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化流程定義分類

根據(jù)汽車縫道設(shè)計(jì)的具體流程和不同制作階段，可對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化定義進(jìn)行分類，具體可以分為如下三個(gè)方面：（1）對(duì)汽車縫道設(shè)計(jì)中每個(gè)截面的制作方法和流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定義。（2）對(duì)汽車縫道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制圖模板進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。（3）對(duì)多個(gè)縫道截面的輸出進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。包括針對(duì)多個(gè)縫道圖紙進(jìn)行一次性輸出進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定義。

1.2 開發(fā)研究流程

縫道截面的制作流程，其標(biāo)準(zhǔn)化定義流程如下：制作兩個(gè)零件的縫道，首先選定一個(gè)零件邊界倒角的邊界線，同時(shí)邊界線的三維空間信息自動(dòng)傳遞到計(jì)算機(jī)后臺(tái)存儲(chǔ)到一個(gè)空集A中。在邊界線上建立一個(gè)三維空間點(diǎn)，同時(shí)三維空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息自動(dòng)傳遞到計(jì)算機(jī)后臺(tái)存儲(chǔ)到空集B中。計(jì)算機(jī)后臺(tái)根據(jù)集合B中的線段信息和集合A中線上的一個(gè)點(diǎn)信息，通過編程算法自動(dòng)生成一個(gè)以點(diǎn)為圓點(diǎn)位置，垂直于線段的平面。根據(jù)制作汽車縫道截面的經(jīng)驗(yàn)，平面設(shè)定為半徑為30MM的圓，并把平面的相關(guān)信息儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)后臺(tái)的集合C中。計(jì)算機(jī)計(jì)算平面和軟件空間內(nèi)與其接觸的所有面相交的截面線，并把截面線的空間信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)后臺(tái)的集合D中。后臺(tái)調(diào)用集合A中三維點(diǎn)信息、集合C中的平面信息。以點(diǎn)為中心在平面上建立一個(gè)圓，圓的空間信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)后臺(tái)集合E中。計(jì)算機(jī)調(diào)用集合D中的截面線和E中圓的信息，保留圓圈中截面線的信息到集合F中，圓圈外的截面線的信息自動(dòng)刪除。計(jì)算機(jī)調(diào)用集合F中的信息到制圖模式Drawing下?？p道截面的具體制作流程的標(biāo)準(zhǔn)化定義如下圖1所示。

圖1 縫道截面制作流程的標(biāo)準(zhǔn)化定義

汽車縫道設(shè)計(jì)制圖模板標(biāo)準(zhǔn)化定義如下：計(jì)算機(jī)每次調(diào)用集合F中的圖形信息時(shí)，自動(dòng)在CATIA 中建立一個(gè)Drawing文件。Drawing中自帶一個(gè)自定義模板。自定義模板的二維中心坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在集合G中。調(diào)用集合F中輸出的圖形信息以及集合A中點(diǎn)的信息，其信息到二維Drawing文檔中只保留二維信息和圖形的坐標(biāo)位置，根據(jù)模板中心位置進(jìn)行定位，匹配信息保存在集合H中。集合F中的信息根據(jù)集合H中的匹配算法進(jìn)行位置定位，定位后的信息儲(chǔ)存在集合I中。汽車縫道設(shè)計(jì)制圖模板標(biāo)準(zhǔn)化定義如下圖2所示。

圖2 汽車縫道設(shè)計(jì)制圖模板標(biāo)準(zhǔn)化定義

多個(gè)縫道的Drawing文件同時(shí)輸出的流程如下：對(duì)每個(gè)Drawing文件按照自定義模板邊界信息進(jìn)行提取。提取的自定義模板邊界信息存儲(chǔ)在集合J中。根據(jù)集合J中的邊界信息對(duì)Drawing文件進(jìn)行輸出。多個(gè)縫道的Drawing文件同時(shí)輸出流程如圖3所示。

圖3 Drawing文件同時(shí)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化定義

2 關(guān)鍵算法研究

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，借助于計(jì)算機(jī)的圖形顯示技術(shù)、圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)均取得了重大進(jìn)展。在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中，如何從當(dāng)前的圖像中提取出所需要的特征信息是圖像識(shí)別的關(guān)鍵所在。在許多應(yīng)用場(chǎng)合中需要快速準(zhǔn)確地識(shí)別出圖像中的幾何圖形(如圓、矩形、三角形等)，從而進(jìn)行更深一步的操作。本文通過研究區(qū)域識(shí)別算法，解決汽車縫道設(shè)計(jì)在后臺(tái)進(jìn)行區(qū)域判斷的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 區(qū)域識(shí)別算法

計(jì)算機(jī)區(qū)圖形識(shí)別算法有很多，并廣泛應(yīng)用于手勢(shì)識(shí)別中。由于本文涉及的區(qū)域識(shí)別只需要判定所需要的點(diǎn)的集合，不需要對(duì)點(diǎn)進(jìn)行排列，所以采用線段判定的方法進(jìn)行識(shí)別。區(qū)域識(shí)別算法具體如下：集合E中包括圓的基本信息，即圓心坐標(biāo)和半徑信息，其中圓心為手動(dòng)輸入后并存儲(chǔ)在集合A中的三維坐標(biāo)信息，后期被調(diào)用到集合E中只保留平面坐標(biāo)信息，半徑為工作經(jīng)驗(yàn)設(shè)定值，R=30mm。根據(jù)圓的方程為：

(x-a)2+(y-b)2=R2

其中（a，b）表示圓心坐標(biāo)，R=30mm，則滿足此方程的所有（x，y）的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)到一個(gè)集合中。調(diào)用集合D中表示截面信息的所有點(diǎn)的集合，用（X，Y）表示。計(jì)算點(diǎn)的集合（X，Y）到圓心（a，b）的距離d：

d2= (X-a)2+(Y-b)2

判斷d與R之間的關(guān)系，當(dāng)d〈 R時(shí)，說明此點(diǎn)在圓內(nèi)；當(dāng)d〉R時(shí)，說明此點(diǎn)在圓外。把所有滿足d〈 R的點(diǎn)的集合存儲(chǔ)在集合F中，不滿足的點(diǎn)則清除。最終集合F為識(shí)別后的有效信息。識(shí)別效果如圖4所示。

圖4 區(qū)域識(shí)別圖示

2.2 位置匹配算法

汽車縫道設(shè)計(jì)制圖模板標(biāo)準(zhǔn)化定義過程需要運(yùn)用位置匹配算法對(duì)集合F中的信息進(jìn)行位置匹配，匹配后的信息調(diào)用到集合I中，以保證集合I中的信息處于標(biāo)準(zhǔn)制圖模板的中心位置。位置匹配算法具體如下：標(biāo)準(zhǔn)制圖模板為二維模板，其中心位置在計(jì)算機(jī)后臺(tái)設(shè)定為（e，f）。調(diào)用集合F中把集合A中三維點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)化后的二維信息（g，h），則集合H中的匹配算法即為方向向量（g-e，h-f）。集合F中所有的點(diǎn)的信息都按照方向向量（g-e，h-f）進(jìn)行位置定位。

3 結(jié)論

通過對(duì)汽車縫道設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化流程定義，使汽車縫道設(shè)計(jì)中每個(gè)縫道的制作過程由原來需要手動(dòng)至少進(jìn)行6步操作的工作變成現(xiàn)在只需要1步操作。縫道制圖所需時(shí)間大幅度縮短，制圖速度提高至少500%以上，并且準(zhǔn)確率高，不存在由于操作者失誤的原因?qū)е碌腻e(cuò)誤。對(duì)于多個(gè)縫道出圖工作，原來是每個(gè)縫道進(jìn)行單獨(dú)出圖后進(jìn)行整合，工作量巨大，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義后，只需要一步操作就可以完成之前大量的出圖工作，很大幅度提高了工作效率及工作成本，經(jīng)濟(jì)性成效顯著。

[1] Qiang Li,Yanping Tang,“Geometry Standardization of Arbitrary Multi-stroke Sketching”, IEEE COPYRIGHT FORM,8.2011.

[2] Lipson H. and Shpitalni M., “Optimization-based reconstruction of a 3D object from a single freehand line drawing”, Computer Aided Design, No. 8, 1995, pp. 651-663.

[3] Varley P. A. C., Suzuki H., Mitani J., et al, “Interpretation of single sketch input for mesh and solid models”, International Journal of Shape Modelling 6 (2), 207-240, 2000.

[4] Igarashi T., Matsuoka S. and Tanaka H., “Teddy: a sketching interface for 3D freeform design”, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, SIGGRAPH 99, Los Angeles, California, Aug. 8-13, 1999, pp. 409-416.

[5] David Douglas & Thomas Peucker, “Algorithms for the reduction of the number of points required to represent a digitized line or its caricature”, The Canadian Cartographer, 1973.10(2), pp. 112-122.

[6] Owen Astrachan, “Bubble Sort: An Archaeological Algorithmic Analysis”, SIGCSE 2003.

Research on Secondary Development Based on Automobile Gap Design

Tang Yanping

（SAIC Volkswagen, Shanghai 201800）

The design process of automobile gap is defined in a standardized way. CATIA software is used to carry out the secondary development and research of the design module of automobile gap in its background. By adding the design module of automobile gap in the software, the work efficiency of automobile gap design is improved, and the labor and time costs are reduced for automobile manufacturers.

Design of Automobile Gap; Standardized Definition of Process; Identification; Secondary Development

U462

A

1671-7988(2019)18-51-03

U462

A

1671-7988(2019)18-51-03

湯艷萍（1986-），女，設(shè)計(jì)師，就職于上汽大眾汽車有限公司產(chǎn)品研發(fā)與管理前期研發(fā)，從事汽車前期研發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.018