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1、 制 造 业 信 息 化 工 程 的 关 键 技 术 及 应 用 2001 年 UGS 中 国 用 户 论 文 集 选 编 EDS PLM Sloutions 中 国 选 著 巧 涂 网 制 作 版 权 所 有 未 经 允 许 请 勿 使 用 巧 涂 网 http:/ 镜 像 ： http:/ mail: 曲 面 逆 向 反 求 的 基 本 思 路曲 面 逆 向 反 求 的 基 本 思 路 周 昱 ， 陈 斯 亮 （ 天 津 ） 摘 摘 要 要 ： 介 绍 了 利 用 测 量 数 据 点 在UG 中 进 行 曲 面 反 求 时 的 一 般 过 程 与 思 路 以 及 应 注 意 和 弄 清
2、的 问 题 。 关 键 词关 键 词 ： 曲 面 ； 逆 向 反 求 ； 摩 托 车 ； 三 维 建 模 引 引 言 言 在 用UG 进 行 产 品 设 计 时 ,常 会 需 要 将 某 一 样 件 外 观 在 计 算 机 中 真 实 的 重 塑 出 来 的 情 况 .针 对 有 特 征 体 素 如 圆 柱 、 圆 、 平 面 等 的 样 件 来 说 ， 用 计 算 机 重 塑 是 不 会 存 在 困 难 ， 且 各 种 特 征 体 素 只 需 通 过 传 统 的 测 量 方 法 就 可 以 得 到 。 而 当 样 件 是 由 自 由 曲 面 和 特 征 体 素 混 合 而 成 时 ， 仅 靠
3、 传 统 的 测 量 方 法 和 建 模 方 法 就 难 以 达 到 真 实 重 塑 样 件 的 要 求 。 进 行 这 类 带 有 自 由 曲 面 产 品 的CAD 三 维 建 模 的 通 常 做 法 是 通 过 对 样 件 进 行 一 定 密 集 程 度 的 三 维 测 量 ， 将 样 件 中 的 曲 面 以 空 间 坐 标 点 的 形 式 离 散 化 ， 随 后 将 测 量 数 据 以 点 或 点 云 的 形 式 读 入 计 算 机 中 ， 以 这 些 点 或 点 云 作 为 计 算 机 中 曲 面 重 塑 的 初 始 数 据 和 边 界 条 件 。 计 算 机 中 重 塑 的 曲 面
4、应 与 数 据 点 保 证 一 定 的 精 度 ， 并 且 表 达 出 设 计 者 利 用 曲 面 所 表 现 的 各 种 设 计 意 图 。 这 种 建 模 过 程 也 是 逆 向 反 求 中 的 一 种 方 式 。 在 利 用 测 量 数 据 点 重 构 曲 面 时 ， 应 首 先 对 样 件 本 身 进 行 分 析 。 搞 清 楚 样 件 外 观 曲 面 类 型 ， 这 对 建 模 工 作 十 分 重 要 。 图 1 测 量 数 据 图 2 曲 面 区 域 划 分 产 品 的 外 观 曲 面 可 以 分 为 基 础 曲 面 和 过 渡 曲 面 。 产 品 的 整 体 外 观 表 现 就
5、是 这 些 基 础 曲 面 与 过 渡 曲 面 组 合 后 的 变 化 。 基 础 曲 面 是 指 产 品 外 观 中 面 积 较 大 且 具 有 较 大 曲 率 半 径 和 一 致 凸 凹 曲 率 趋 势 的 曲 面 。 它 是 构 成 产 品 外 观 的 基 础 部 分 ， 有 时 也 是 产 品 各 功 能 区 域 划 分 的 基 础 。 过 渡 曲 面 是 两 个 或 多 个 曲 面 间 的 连 接 曲 面 。 它 一 般 表 现 为 形 状 狭 长 ， 曲 率 大 ， 曲 率 变 化 急 剧 。 过 渡 曲 面 主 要 作 用 是 连 接 基 础 曲 面 ， 协 调 基 础 曲 面
6、间 的 过 渡 关 系 的 。 就 曲 面 质 量 而 言 ， 对 基 础 曲 面 质 量 要 求 较 高 ， 即 要 求 保 证 曲 面 重 塑 精 度 的 同 时 又 要 求 曲 面 的 有 很 好 的 光 顺 性 ， 不 能 出 现 不 良 反 射 现 象 ， 而 对 于 过 渡 曲 面 则 要 求 尽 量 光 顺 ， 不 能 出 现 褶 皱 。 在 生 成 基 础 曲 面 后 需 要 进 行 一 定 的 质 量 评 测 ， 通 常 可 用 设 计 人 员 的 经 验 来 目 测 评 估 曲 面 质 量 。 同 时 UG 中 也 提 供 了 许 多 方 便 、 准 确 的 查 询 质 量
7、 的 工 具 ， 用 于 帮 助 设 计 者 随 时 检 查 曲 面 的 精 确 性 与 光 顺 性 。 下 面 就 某 型 号 摩 托 车 导 流 罩 三 维 建 模 过 程 ， 讲 述 曲 面 逆 向 反 求 的 基 本 思 路 与 操 作 。 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http:/ 制 造 业 信 息 化 工 程 的 关 键 技 术 及 应 用 2001 年 UGS 中 国 用 户 论 文 集 选 编 EDS PLM Sloutions 中 国 选 著 巧 涂 网 制 作 版 权 所 有 未 经 允 许 请 勿
8、 使 用 巧 涂 网 http:/ 镜 像 ： http:/ mail: 1 1 分 析 测 量 数 据分 析 测 量 数 据 (1) 样 件 来 源 、 用 途 。 该 样 件 是 手 工 制 作 的 油 土 模 型 ， 为 摩 托 车 前 导 流 罩 ， 其 中 导 流 罩 与 前 大 灯 为 整 体 式 。 (2) 数 据 来 源 、 精 度 如 何 。 数 据 是 利 用 三 维 激 光 扫 描 仪 分 次 分 块 测 量 得 到 的 ， 测 量 精 度 0.1mm/m。 (3)数 据 是 否 完 整 、 足 够 。 将 测 量 数 据 与 样 件 比 对 ， 无 漏 测 区 域 。
9、 测 量 点 距 为 1mm， 点 的 密 集 程 度 足 够 。 2 2 按 曲 面 类 型 划 分 数 据 区 域按 曲 面 类 型 划 分 数 据 区 域 这 部 分 的 工 作 主 要 是 将 复 杂 外 形 转 化 为 较 简 单 的 曲 面 单 元 数 据 。 (1) 简 单 化 分 基 础 曲 面 和 过 渡 曲 面 。 (2) 确 定 基 础 曲 面 的 级 别 。 A 级 既 要 良 好 的 光 顺 性 ， 又 要 与 数 据 点 偏 差 小 。（ 需 要 认 真 、 反 复 的 构 建 曲 面 ， 达 到 最 理 想 化 的 要 求 ） B 级 满 足 一 定 的 光 顺
10、性 和 偏 差 。（ 快 速 构 建 曲 面 ） 3 3 构 造 基 础 曲 面构 造 基 础 曲 面 图 3 曲 面 反 射 光 条 质 量 检 查 图 4 摩 托 车 导 流 罩 CAD 模 型 (1) 将 位 于 基 础 曲 面 内 的 数 据 点 提 出 ， 去 除 干 扰 点 。 (2) 用 数 据 点 先 生 成 一 个 原 始 曲 面 。 此 时 ， 该 曲 面 应 与 各 数 据 点 偏 差 很 小 。 (3) 从 初 始 曲 面 上 抽 取 曲 线 并 进 行 处 理 （ 光 顺 、 拟 合 、 延 长 等 ）。 (4) 利 用 THOUGH CURVE 、 SWEEP 或
11、MESH 功 能 重 构 曲 面 ， 并 比 较 曲 面 与 数 据 点 间 的 偏 差 。 在 满 足 精 度 要 求 的 情 况 下 ， 曲 面 应 由 较 少 曲 线 构 成 ， 而 曲 线 应 使 用 较 少 的 控 制 点 。 (5) 曲 面 的 光 顺 评 测 、 精 度 评 测 。 (6) 重 复 步 骤 2 5 构 造 出 最 满 足 要 求 的 各 个 基 础 曲 面 。 (7) 进 行 基 础 曲 面 裁 剪 或 用 基 础 曲 面 剪 切 实 体 ， 得 到 由 基 础 曲 面 构 成 的 样 件 外 廓 。 PDF created with FinePrint pdfF
12、actory trial version http:/ 制 造 业 信 息 化 工 程 的 关 键 技 术 及 应 用 2001 年 UGS 中 国 用 户 论 文 集 选 编 EDS PLM Sloutions 中 国 选 著 巧 涂 网 制 作 版 权 所 有 未 经 允 许 请 勿 使 用 巧 涂 网 http:/ 镜 像 ： http:/ mail: 4 4 决 定 过 渡 曲 面 的 构 造 方 式决 定 过 渡 曲 面 的 构 造 方 式 通 常 采 用 的 方 法 有 各 种 倒 圆 、 自 由 桥 接 、 多 种 SECTION 形 式 。 有 时 对 于 复 杂 过 渡 区
13、 域 ， 可 以 利 用 基 础 曲 面 的 边 界 构 造 一 个 与 基 础 曲 面 相 接 并 保 持 相 切 或 曲 率 连 续 的 曲 面 。 应 该 指 出 ， 过 渡 曲 面 对 一 个 产 品 的 外 观 视 觉 效 果 起 着 关 键 作 用 。 好 的 过 渡 曲 面 能 使 各 基 础 曲 面 自 然 的 融 为 一 个 整 体 ， 产 品 外 观 流 畅 。 反 之 ， 会 使 整 个 外 观 显 的 杂 乱 或 出 现 局 部 凸 凹 感 。 该 摩 托 车 导 流 罩 的 过 渡 曲 面 采 用 了 定 半 径 和 变 半 径 倒 圆 相 结 合 的 方 法 生 成
14、 。 以 上 只 是 一 般 曲 面 反 求 时 的 思 路 ， 大 多 数 产 品 都 可 按 此 思 路 进 行 反 求 ， 仅 在 局 部 细 节 处 理 上 会 有 所 不 同 。 随 着 工 作 量 的 增 加 和 经 验 的 不 断 积 累 ， 曲 面 反 求 的 质 量 和 效 率 就 会 不 断 的 提 高 。 Basic Method of Modeling Surface in Reverse Engineering Zhou Yu, Chen Siliang (Tianjin) ABSTRACT： This paper introduces the process and
15、 the idea of reversing surfaces from measurement data (points) in UGs environment and discusses so me problems that should be pay attention to and make clear by author. KEY WORDS： surface； reverse engineering;motorcycle;3D modeling 第 一 作 者 周 昱 男 ， 1974 年4 月 生 。 1997 年 毕 业 于 北 京 理 工 大 学 车 辆 工 程 学 院 汽 车 专 业 ， 现 在 天 津 摩 托 车 技 术 中 心 ， 从 事 摩 托 车 整 车 产 品 设 计 开 发 工 作 。 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http:/