【原创】Pro/SCAN-TOOLS 概述

zzwgezi · 发表于 2002-9-29 15:10:58

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Pro/SCAN-TOOLS是 Pro/ENGINEER 的一个可选的模块，可以让你通过测量数据获得光滑的曲线和曲面。使用Pro/SCAN-TOOLS，你可以建立通过扫描数据建立曲面，并维持曲面和Pro/ENGINEER 的所有其他模块的关联性，你还可以重新定义输入的曲面。

要和Pro/SCAN-TOOLS一起工作，你还需要 Pro/SURFACE 的授权。

Topic
About Pro/SCAN-TOOLS
Features of Pro/SCAN-TOOLS
Using Pro/SCAN-TOOLS
Accessing Pro/SCAN-TOOLS

About Pro/SCAN-TOOLS
Pro/SCAN-TOOLS 最初是应汽车工业的要求开发的，当时汽车工业需要一个工具来帮助设计诸如车身面板之类的光滑曲面。
设计汽车车身面板的通常流程是：先根据艺术家的概念草图制作一个油泥模型，当油泥模型做好后，必须在计算机里建立它的曲面，这样其他相关的零部件才可以继续设计下去，车身面板的制造流程才可以继续进行，才可以对面板本身进行分析和修改。

要在计算机里建立车身面板的曲面模型，需要使用坐标测量机（CMM)或激光扫描仪来测量用来代替油泥模型的成千上万的点数据。Pro/SCANTOOLS可用光滑的曲线和曲面来拟合测量点，这些曲面可随后使用Pro/ENGINEER 来检查和修改。

Features of Pro/SCAN-TOOLS
Pro/SCAN-TOOLS 提供了很多工具来建立和重新定义光滑的曲线和曲面，包括以下能力：

自动根据测量的点数据拟合曲线和曲面。

动态地通过控制多边形来控制曲线和曲面。

建立和修改 style 曲面，通过修改和定义 style 曲面的定义曲面来改变 style 曲面的形状。

建立曲面的快照（snapshot）。

使用 polyhedron 动态地修改导入的曲线。

对曲线和曲面的修改的影响可通过图形显示反馈出来，包括修改曲率，倾斜（slope），变形，和参考点的偏差等等。

在修改的时候为曲线和曲面定义边界条件。

在模型上显示反射曲线。

Using Pro/SCAN-TOOLS
Pro/SCAN-TOOLS 提供了大量根据扫描数据建立光滑曲面的工具，根据扫描数据的特点、对误差和光滑程度对需要，和拟对逆向工程工具对经验，你可以选择基于曲线的步骤、基于曲面的步骤或两者结合起来。

基于曲线的逆向工程
在一个基于曲线的步骤里，你根据扫描数据建立了style curves，然后通过style curves 建立曲面。你可通过这个步骤获得最终的曲面或获得用于基于曲面的步骤的起始曲面。在大多数情况下，要想获得光滑的曲面，你只能使用扫描数据的一小部分。一般说来，这会导致曲面和未使用的扫描点之间会有比较大大误差。要减少误差，你在定义曲面的时候必须使用更多的特征曲线，但这又可能降低曲面但质量。

基于曲面但逆向工程
在基于曲面的逆向工程里，你根据常规的Pro/ENGINEER 曲面（例如拉伸面、flat面、旋转面等等）和style曲面建立了曲面的快照（snapshot），然后你可以让曲面适应扫描数据，以获得规定之内的误差。通过增加和去除gridlines，你可以控制曲面的光滑程度和灵活控制曲面细节的能力。通过这个步骤，你可以快速建立光滑的曲面，并控制曲面离扫描数据的偏差最小。

建议的流程
使用Pro/SCAN-TOOLS通过扫描数据建立光滑曲面的建议的流程包括6个主要的过程，每个过程又包含若干个步骤：

第一步：准备扫描数据和 Patch Structure Design
如何准备扫描数据和 patch structure
将扫描数据读入 Pro/SCAN-TOOLS.系统自动通过测量的数据点链接成曲线。这些曲线叫做扫描曲线。数据点称为“扫描点”，扫描曲线是扫描数据的图形表达，偏差测量和曲线曲面的拟合运算使用的是扫描点，而不是扫描曲线。

修改扫描曲线，去除噪音点和无关的点。

分析扫描数据，并确定曲面的结构。获得合适的patch结构需要注意以下问题：

尝试使面片的数量最少。

当曲率发上急剧变化时，建立新当面片。

避免使用变形当曲线来作为面片当边界曲面。

避免建立没有通过足够的扫描点以决定曲面的形状的面片。

根据面片的结构把扫描数据划分为不同的区域，要划分扫描数据，可建立style 曲线。这些style曲线不必是光滑的，它们主要用来在视觉上定义面片的结构，并且在为style曲面分配参考点是作为界线。

第二步：建立style曲线
建立Style 曲线有如下两个主要的目的：

用来建立 blended style 曲面。近似的扫描数据曲面和骨架曲面作为原始的style曲面。初始的style曲面后来用来拟合扫描数据的近似的曲面。

用来建立用来保证零件公差的关键区域里的曲线，这些曲线将直接用于构建最后的style曲面。

建立 style 曲线允许你使用原始数据组来拟合光滑的曲线，而不用修改原始的扫描数据。style曲线可通过Pro/SCAN-TOOLS提供的很多工具来编辑。
如果style曲线被用来建立初始的style曲面：

　

它们必须只有少量的点

他们必须光滑

要相对简单地获得尽量小的公差

如果style曲线被用来做对齐用：
　

在保证所需的公差的前提下，style曲线要通过尽可能少的点。

必须有好的曲率变化。

第三步：建立原始style曲面
初始的style曲面是大致上逼近扫描数据的曲面，它可以通过很多不同的方法来建立。通常，选择那种方法取决于你所要建立的面片的特点。
你建立的第一个面片应是最大的、并且曲率相对比较小的面片。最后建立的面片通常是最小的、通常是较大的面片之间的过渡曲面并且具有比较大的曲率。建立这种过渡区域的不同的方法将在下面第6步中介绍。

为第一个面片做的第一个曲面可以是一个混成曲面，一个近似的扫描数据曲面，一个骨架曲面，和一个常规的Pro/ENGINEER 曲面。在任何情况下，最初的曲面必须尽量简单，并且具有足够的信息来捕捉由扫描数据定义的零件形状。如果曲面偏差太大，可以使用控制多边形或控制多面体来改善曲面的形状。

除非曲面已经建立，否则在通常情况下，我们建议曲面片的建立先于曲面架构的建立，然后在对曲面进行裁剪。建议的方法是在建立后面的曲面的时候要参考前面做的相邻的曲面，这样你就可以在面片之间很快定义位置、相切条件、曲率连续条件等等。要延伸各种曲面，可建立一个延伸特征。

当从一个常规的Pro/ENGINEER 曲面开始的时候，先建立一个曲面的快照，并且使用曲面拟合的功能来获得最初的style曲面。下面将介绍一个快速获得相对平坦的面片的style曲面的方法。

如何获得初始的style曲面
在一个基准面上建立一个方形的面，使之大致和要建立的面片平行。

建立一个曲面的快照。

使用surface的平面部分作为移动平面，操作曲面的控制多变形使之大致和你要建立的面片重合，并操作曲面的控制点使之大致和扫描数据对齐。

在曲面上具有更多细节点地方增加更多点gridlines，然后重复上一个步骤。

设置patch的参考点。

垂直于surface平面拟合曲面点快照若干次，拟合的同时观察偏差。

如果曲面上很大的区域上都没有参考点，得出的曲面在这些区域上可能不正确。使用一个控制多边形来拟合这些区域若干次，知道获得满意的初始拟合曲面为止。

Note:

In all cases except for the one described in the last step, create a snapshot of the initial style surface before going to the next stage.

第四步：曲面拟合
曲面将在规定的公差内拟合扫描数据。

如何将快照面向参考点拟合
将扫描的参考点分配给快照面。

从一个比较低的精度开始（比如1和0.1）拟合曲面（使用垂直于曲面选项和全栅格选项）若干次，确认曲面到参考点的误差已经减少了。

使用一个键盘的宏命令来使用当前的精度设置执行多次拟合，要加快速度，关闭曲面的所有显示选项。

显示偏差，增加拟合的精度，并重复第二步，关闭偏差显示并重复第三步。

继续这些步骤，知道偏差达到规定的范围为止。

如果在若干次拟合之后在曲面的某些部分仍存在很大的偏差，增加或删除栅格线。要移动栅格线，首先在新的位置建立栅格线，然后删除原来的栅格线。除非在曲率有很大的改变，否则栅格线的间距应尽可能均匀。

重复第三步到第六步，直到曲面满意为止。

第五步：曲面对齐
曲面被对齐到相邻到几何上，以获得曲面边界的正确位置以及和相邻面片的连续性。

如何对齐曲面并保持偏差在允许的范围内
使用Keep Grid 选项来对齐曲面。选择一个用于定义修改区域的曲率变化不是很大的栅格线。对齐曲面的时候边界条件也会自动加上。

在通常情况下，对齐会导致曲面偏差的改变。因此，曲面必须重新向参考拟合，正如前面的步骤所说的，要使用正确的边界条件。

如果已经具有边界条件的曲面拟合多次后，曲面上某些区域多误差仍然太大，可以删除边界条件然后重新拟合曲面。

重复第一到第三步骤2到3次，一般来说这样就可以获得连续性和偏差都满足要求都曲面了。

使用 withintol 选项对齐曲面。这会在曲面上增加一些额外的栅格线，并且和前面的步骤一样，在某些区域上增大了偏差。

使用正确的边界条件，使用 normal to surface 选项和 sparse grid 选项拟合曲面。对于 sparse grid 选项，只在偏差大的地方选择少量的栅格线。

第六步：倒园角和过渡曲面倒建立
The initial style surface for a fillet or transition patch can be a snapshot of:

使用Pro/ENGINEER 的倒园角特征做的曲面。

一个blended style 曲面，具有正确的边界相切条件或曲率连续条件。

一个使用位于被融合的曲面的边界上的style曲线来建立 skeleton 曲面。
在通常的情况下，这些曲面具有很高的栅格密度。在对齐以后，栅格的数量甚至还会增加。在过渡处的扫描数据通常都比较少，因此，曲面的拟合必须使用sparse grid 选项。

访问 Pro/SCAN-TOOLS
以下是如何访问 Pro/SCAN-TOOLS 的步骤。

如何访问 Pro/SCAN-TOOLS
从 Application 下拉菜单选择 SCAN -TOOLS 选项：
　
SCAN MODEL 菜单下的以下选项可以访问 Pro/SCAN-TOOLS 的特定功能：

Scan Crv Set-从输入的数据建立扫描曲线，或修改现有的扫描数据，以消除噪音点、删除不相关的点或重新组合扫描点。

Style Crv Set-参考原始扫描数据上的点建立 style 曲线，或修改现有的style 曲线。

Style Surface-建立、修改或删除style曲面。In Pro/SCAN-TOOLS里，你可以建立或操作不同的style曲面。