汽車油泥模型及其三維數字化

選擇快速三維掃描

得到精確數據,

是逆向工程實現的前提條件之一,

它在很大程度上決定了

所設計產品的

最終質量,

以及工作的效率和成本。

汽車的正向開發或是逆向開發,

造型設計是必走之路。

在整個汽車造型設計更改過程中,

創意的過程需全面融入

產品設計與產品制造的要求,

這個階段要進行多方面的評審與修改,

油泥模型起到至關重要的作用,

直到最后確定效果圖方案。

2018 Audi A7 Sportback – CLAY MODEL


汽車油泥模型

油泥模型,

是傳統車身設計中用油泥雕塑的汽車車身模型。

早期的汽車車身模型多用石膏和木板為材料,

木質模型特點是變形小、

不易破損、可長期保存。

石膏較便宜,

但強度較低,而且不便于反復修改。

1955年日本首次使用工業油泥

進行汽車模型的設計開發。

1972年美國通用汽車公司將油泥

應用到汽車設計開發模型上,

使汽車設計擺脫了受限于呆板的石膏、木板的歷史。

我國是在70年代初開始應用這一技術。

當今,

幾乎對所有世界知名汽車公司而言,

制作油泥模型是設計過程中非常重要的一個環節。


首先來看看什么是油泥

油泥主要用于工藝品、五金、

塑膠開模、學生雕塑,

可循環使用,久置不變質。

特點是對溫度敏感、

微溫可軟化塑形。

工藝品等模型的雕塑,可塑性極強。


為什么選擇油泥?

主要原因是這種材料便于成形、修改和補充。

油泥模型師在雕塑油泥模型的過程中

可以很方便地對所有表面細部形狀

進行試驗、探索、比較和修改。

以前油泥是用石蠟、凡士林、潤滑脂

加入填充劑(如滑石粉等)加熱熔合,

但現在早已用可塑性合成材料取代,

油泥是用油脂、填料、改性添加劑

和顏料等組成的混合物

合成材料油泥加熱(如60~70℃)后,

很容易敷在骨架上,冷卻至室溫其表面會硬化,

但仍可用特制的

刮刀、鏟刀、銼刀等工具輕易地加工成形,

完成后可以得到十分光滑的表面。

模型便于修改,不易風化干燥或龜裂,

因而尺寸比較穩定,

所以成為現在最廣泛采用的汽車模型材料。


油泥模型制作工具

這些是油泥模型制作的一些基本的小工具,

用來制作小型模型,

但如果需要做1:1大的模型

則需要更大規格的工具。

除了這些工具還有些需要根據

設計師自己的使用習慣

或車體的曲面自己制作


數控加工:

利用三維數字模型通過數控油泥加工機床,

對模型進行銑削加工。

用機械控制代替傳統手工操作,

實現油泥及硬質模型高效準確的產品開發。

數控加工減少了油泥模型前期人力及時間投入,

大幅提升了模型制作的效率。


油泥模型初胚

由于油泥相對昂貴,

車體內部都是用它制作比較浪費。

模型的初胚一般用發泡塑料切削黏合而成,

主要是為了呈現出模型的基本形體。


制作初胚是需要注意的是

初胚要小于車體的外形

約為3cm(預留上泥的厚度),

并且盡量減少突出的銳角,

便于后期的油泥打磨刮切。


制作過程

汽車造型設計在油泥模型的基礎上

確定方案或進一步推敲

都是較為方便的,

譬如

曲面應該

往外鼓一點還是內收一點,

曲線應該

往上調一毫米還是往下一毫米,

而這樣的過程很難在平面圖上實現。

初胚完成后

便開始制作油泥模型,

大體上分為:填敷油泥、初刮油泥

精刮油泥、貼膜、噴漆

這幾個步驟,

車燈、輪胎等部件則最后安裝。


汽車油泥模型有許多規格,

通常有1:1、1:4、1:5等比例。

其制作方法也略有不同,

一般來說設計前期采用小比例的模型,

后期采用1:1的模型。


全尺寸模型就是指1:1比例的模型,

是與真車尺寸一樣,

模型的輪廓曲線和尺寸

都是按照嚴格的要求制作出來的。


設計全尺寸模型時,

設計師只可對車身表面的細節部分進行比較與修改。


全尺寸模型是高仿真產物,

車輪一般都會用上真輪圈與真輪胎,

除此之外,車身上的其他附件,

例如車燈、車標、車窗玻璃等

都會安置在各自應在的位置上。


為了使汽車的每個細節都更為嚴謹,

有些模型還會在表面貼上金屬膜或噴涂油漆,

達到與真車極其相似的程度,

方便更加直觀地調整修改。


制作一個全尺寸的汽車模型需要3-4個月,

而一個全尺寸內部油泥模型則需要2-3個月。

與外部模型制作過程基本一致,

內部模型也需要用泡沫板制作出內部框架,

然后再進行制作和精修。



油泥模型制作完成

汽車的外形相對復雜,

由許多光滑的曲面組合而成,

制作一臺汽車的油泥模型

需要進行反復的推敲和修改,

因此,

每一臺完美的汽車油泥模型

都像是一件獨一無二的藝術品,

都是設計師們辛苦的智慧結晶。


三維掃描數字化

如今通過手持式掃描系統

對汽車模型三維掃描方法,

能夠將實物模型的立體信息轉換為

計算機能直接處理的數字信號,

為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。


手持式三維掃描原理:

它主要是通過十字交叉激光線發射激光,

以固定角度將光線照射到被掃描物體上,

然后通過高精度的

兩個CCD鏡頭和光源之間的位置

以及投影和反射光線之間的夾角,

換算出被測物體所在位置,

完成投影光在物體表面的掃描,

獲取測量對象表面形狀,

能夠快速完整抵讀取物體表面點數據信息。

三維掃描過程

對掃描對象反光、

透明或深色表面進行噴涂顯像劑,

顯像劑噴涂均勻,

剛好覆蓋工件本色為宜。

標記點布置方式:

1、無規律粘貼規定型號標記點;

2、標記點間距在20-100mm;

3、貼于平坦曲面,與掃描對象邊界>5mm;

4、不要貼于特征處;

5、轉角過度處,間距可適當減小;

6、掃描時,也可以隨時增加標記點



結束語

相較于其他三維測量方式,

手持式掃描解決方案能夠有效減少測量時間

(在相同條件下與一般的激光測量相比,

只用更短的時間即可完成),

極大地提高工作效率,降低成本,

而且數據質量更高。

    手持式三維激光掃描儀,

方便移動和攜帶,

不受車型和空間限制,

對車身各個部位都能隨時進行準確掃描,

輕松獲得物體表面的整體三維數據。

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