一种三维模型轻量化技术研究

王云龙，朱明清，韩 刚，刘彤军

(1.黑龙江省科学院智能制造研究所，哈尔滨 150090； 2.哈尔滨通联客车有限公司，哈尔滨 150000)

1 研究背景

汽车排量要求和尾气排放要求逐渐提高，故而汽车制造业对结构轻量化的需求越来越大，以提高车辆燃烧效率并满足排放规定。在制造过程中融入大量轻量化理念，最常用的是使用铝材来取代钢铁。铝的关键特性是低密度，仅是钢的1/3。铝可以通过冷加工或热处理进行合金化和强化，以获得高强度，从而实现高强度重量比。2006年，铝超过铸铁成为北美汽车第二大常用材料，仅次于钢。

汽车设计和生产过程中轻量化技术无处不在，不仅限于铝材的使用，还涉及设计过程中的三维模型轻量化。在车身的各项模拟仿真中，三维模型起到了基础性作用，三维模型的准确与否，直接影响模拟仿真结果。三维模型文件的体积大小，直接影响模拟仿真的运行速度。过大的三维模型文件，会直接导致模拟仿真运行速度过缓，从而影响工程进度。在很多场景下，对模型的精度要求不是十分苛刻，所以没有必要使用动辄数百M的三维模型文件[1-2]。

2 三维模型精简

项目提出一种三角面片精简方法，其基本思路如图1所示。

图1 三角面片精简流程Fig.1 Simplification process of triangular patch

在得到三维模型后，其格式为三角面片，将其转换为三维点云格式，对点云进行精简处理，再将精简后的点云进行二次封装，得到新的三维模型。点云精简方式可以理解为与曲率负相关：在曲率较低的部分，精简比例阈值可设为90%；……