概念车的设计平台--FreeForm触觉式设计系统

作者：马路科技顾问股份有限公司    来源：AI《汽车制造业》

欢迎访问e展厅 展厅 2 工业设计/产品设计展厅 产品设计, 工业设计, 样件打样, 手板制作, 模型制作, ... 各大车展概念车的登场总会吸引众多观众的眼球，概念车不一定是即将投产的车型，它向人们展示着设计人员新颖、独特、超前的构思，尽情地展示着自己的独特魅力。 对于概念车来说，外形的重要程度达到了50%以上，需要一眼看上去就非常引人入胜，但又不是纯属炫技的东西。SensAble Technologies是世界领导级的3D触觉设计系统公司，一直致力于为制造业提供有效的设计方案，1999年推出的FreeForm触觉式设计系统是目前全世界第一套能够让设计者在电脑上，利用触觉就能完成3D模型设计与建构的计算机辅助设计系统。 FreeForm系统介绍 FreeForm触觉式设计系统也称为3D Touch系统，是一种力回馈技术。除了软件之外还有一个机械式的手臂，随着操作手臂的旋转、移动，电脑画面里的雕刻刀便跟着旋转移动，当雕刻刀接触到要雕刻的模型时会有一个力量回馈到机械手臂上，让使用者感受到接触时的力量，在雕刻时也可以设定模型的软硬度进而决定雕刻所需的力量。 Freeform完全摆脱了一般3D设计软件的限制，设计师不需要继续在复杂的电脑程序、数学方程式、鼠标与键盘指令、程序化方法的阻碍下工作，系统提供了我们与真实世界互动的最基本方式－－触觉，设计师可以通过触感与模型进行直接和自然的互动、大大缩短了传统3D设计软件的制作周期。设计师将拥有更多的时间和精力投身于真正的挑战，将更多的创意转变为高品质的产品或工艺作品。FreeForm触觉式设计系统的优势十分明显： 1、丰富的表现模式 设计者进行构思时，往往会考虑绘图以及生产难度等因素，这样就会限制设计者的想法。而FreeForm的可塑性以及丰富的表现模式等特性可以使设计人员不再需要考虑几何参数和操作界面的问题就能够设计出想象中的任何造型，并且可以精确地定义尺寸大小。 2、缩短开发周期 目前，一般的数字化设计工具虽然可以缩短研发周期，但是在表现模式上总有一些欠缺，培训成本也过高。而使用FreeForm系统，在草图设计阶段就已是具有比较高精确性的3D数据了，这样可以减少设计师和工程师之间的沟通障碍，完全发挥数字模型的优点，这样既可以缩短研发周期，还可以减少培训成本。 3、易于学习和掌握 由于使用FreeForm系统时设计人员通过触控笔直接与模型互动，因此不需要像学习其他3D建模软件一样需要花费数月时间才能够掌握，还要通过不断地练习才能熟练操作。 4、方便控制材料属性 大部分实体模型都需要加热剂或激活剂才能够改变材料的软硬程度和材料属性，而使用FreeForm系统进行设计时，只需要进行简单操作便可以控制材料的硬度以及曲面的平滑度。 5、可以兼容现有通用的输入/输出格式 FreeForm系统可以直接输入的Sketch格式有.skh、.ai、.igs、.iges。其它，如图片格式（.bmp、.jpeg、.psd），点资料格式 （.stl），三角网格资料（.obj、.ply），ParaSolid实体格式（.x_b、.x_t），CAD模型格式（.iges、.step）等也可以方便地输入和输出，如图1所示。 同时，FreeForm系统还可以根据不同的需求来输出不同的格式，如可以输出.bmp格式用于说明或注释；输出.stl、.zcp、.ply格式可以用于制作RP模型；输出.x_b、.x_t和.step用于后续的模具制作；输出.igs、.step等格式的CAD模型。 FreeForm概念车设计平台 由于设计手段的限制，很多设计师的创意不能在设计上体现和表达出来，不得不退而求其次，换一个并不完美的解决方案。现在，设计师们自由发挥的时代来到了，FreeForm触觉式设计系统将把概念工程、虚拟设计带入一个全新的领域，让有创意的作品得到最完美的体现。 FreeForm触觉式设计系统建立的概念车设计平台如图2所示，在此平台上可以进行概念车车身设计、内装设计、车椅设计、零配件设计等全方位的设计。同时运用FreeForm系统制作的stl模型可以直接导入到CAD或是CAM软件里进行后续的处理，也可以在FreeForm进行铺面再导入到CAD或是CAM软件里进行处理，还可以直接输入到RP机器里直接进行快速成型。 1、概念车外观设计流程 FreeForm概念车设计平台包含FreeForm车身设计平台（如图3所示），使用FreeForm车身设计平台制作概念车有多种方式，通常的制作流程是依照三视图来制作汽车的3D模型，见下图的FreeForm车身设计流程。先设计一个概念图，再到Adobe Illustrator 里面制作三视图，然后转出ai档便可导入FreeForm系统中。通过平面设计与FreeForm系统的结合，平面设计师就可快速地将它建构成3D模型。 （1）2D资料的输入 首先使用Create Plane指令创建2D平面，然后将.ai文件导入到每个视角对应的2D平面上并缩放图片尺寸至合适大小。Form Modeling Plus中可以直接输入的Sketch格式有.skh、.ai、.igs、.iges。其它的格式如图片格式（.bmp、.jpeg、.psd），点资料格式（.stl），三角网格资料（.obj、.ply），ParaSolid实体格式（.x_b、.x_t），CAD模型格式（.iges、.step）也可输入。 （2）车身轮廓的建构 根据三视图的汽车轮廓，使用Wire Cut Clay指令创建汽车的大概轮廓并分别创建出汽车引擎盖部分、驾驶室部分、车体部分，然后使用Shape、Select clay by profile等命令进行细节部分的修改。 （3） 车身细节的建构 在已经创建好的车身上，根据侧视图、上视图和前视图的汽车细节轮廓分别使用Wire Cut Clay、Select clay by profile、Emboss with Image等命令进行汽车细节部分的细化修饰，这样很快就会产生一部新车。 （4） 资料的输出 当模型建构并渲染达到预期的效果就可以输出并进行后续的设计。如可以输出.bmp格式用于说明或注释，输出.stl、.zcp、.ply格式可以用于制作RP模型，输出.x_b、.x_t和.step用于后续的模具制作，输出.igs、.step等格式的CAD模型。 2、内饰件设计流程 在传统的内饰件设计中，还需要靠手工制作来不断调整内饰件的外形，既浪费人力也浪费物力且生产周期长。而FreeForm可以依其强大的造型功能来满足设计师的要求，其触觉似的设计不仅能让设计师缩短设计周期，还能达到设计师与工程师良好的互动，减少了很多不必要的修改，从根本上节约人力物力。图4是在FreeForm概念车设计平台上进行内装设计的基本流程。 3、车椅设计流程 车椅设计在广义上来说也是属于内饰设计的范畴，它和其它内饰件组成了汽车内饰。它们是一个系统，在设计过程中要考虑到它们之间相互的影响。FreeForm在内饰件设计中的优势不仅体现在制作周期短，还体现在造型功能的强大上。图5是FreeForm进行车椅设计的一个简单的流程。 4、轮胎设计流程 汽车车胎不仅承载着全车的重量，而且还起着避震和缓冲的作用，因此它是汽车最重要的部件之一，对于汽车的驾驶性、透过性、舒适性和安全性都有着直接的影响。而在汽车车胎的设计中，车胎的花纹设计是传统软件最头疼的问题，而在FreeForm中可以轻而易举的将轮胎的花纹设计出来。图6是FreeForm的车胎设计流程。 后续制造过程兼容 FreeForm概念车设计平台是开放式的，非常方便与后续作业兼容，在FreeForm平台上设计的概念车模型可以通过多种解决方案最终进行加工制造。 结束语 概念车的意义不只是人们对未来的期待，也代表车厂造车技术的实力甚至是国力的指标，世界工业经济强国无一不是透过汽车工艺对世人炫耀他们的工业技术。FreeForm概念车设计平台是一套3.5D的触觉式数字黏土雕塑系统，它支持设计师的独特创作并帮助完成。借助FreeForm触觉式设计系统，我们期望未来的中国能成为引领趋势与潮流的创意大国。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/18/2007)