我们所使用的测量设备是手动三坐标划线机，可以测量剖面、轮廓、分型线。所以测量点的数据量不会象激光扫描仪测量的那么大。比如一个汽车保险杠的测量点个数大约在10000—20000之间，一辆踏板摩托车的全部塑料覆盖件的测量点大约在50000个左右。所以用一些非专业的逆向设计软件（如UG、pro/E、CATIA等）是很适合的。对于大量的扫描数据，用专业的逆向软件（如Surfacer、CopyCAD）则更合适。
UG的逆向设计遵循点——线——面——体的一般原则。
一、测点
测点之前先规划好该怎么打点。测点的一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些，平滑的地方则可以稀一些。值得注意的是除了测剖面、分型线外，测轮廓线等特征线也是必要的，它会在构面的时候带来方便。
二、连线
连线之前先整理好点。包括去误点，同方向的剖面点放在同一层里，分型线点、孔位点单独放一层，轮廓点也单独放一层，便于管理。
接下来可以连线，先连分型线点，后连剖面点。连分型线点尽量做到误差最小并且光顺。因为一般情况下分型线是产品的装配结合线。对汽车、摩托车来说，连线的误差一般控制在0.5mm以下。连线要做到有的放矢，根据样品的形状、特征大致确定构面方法，从而确定需要连哪些线条，不必连哪些线条。连线可用直线、圆弧、样条线（spline）。最常用的是样条线，选用“through point”方式。选点间隔尽量均匀，有圆角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圆角。因测量有误差及样品表面不光滑等原因，连成的spline需要调整，使其光顺。调整中最常用的一种方法是Edit Spline,选Edit pole选项，利用鼠标拖动控制点，这里有许多选项，如限制控制点在某个平面内移动、往某个方向移动、是粗调还是细调、以及打开显示spline的“梳子”开关等，具体的调整在下一次的例子中详细说明。另外，调整spline经常还要用到移动spline的一个端点到另一个点，使构建曲面的曲线有交点，这点要比pro/E好。
三、构面
运用各种构面方法建立曲面，包括Though Curve Mesh,Though Curves,Swept,Rule,From point cloud 等，要根据样品的具体特征而采用相应的构面方法。我最常用的是Though Curve Mesh,而有的人用的最多的是Though cuvres。Though curve mesh构面可以保证曲面边界曲率的连续性，因为Though curve mesh可以控制四周边界曲率（相切），而Though curves 只能保证两边曲率。假如两曲面交线要倒圆角，因Though curve mesh 的边界就是两曲面的交线，显然这条线要比两个Though Curves曲面的交线光顺，这样Blend出来的圆角质量是不一样的。
我初学点造型的时候，两个面之间往往有“折痕”，很难看，这主要是这两个面不相切所致。解决这问题可以通过调整参与构面（Though curve mesh）曲线的端点与中一个面中的对应曲线相切，再加上Though curve mesh 边界相切选项即可解决，只有曲线相切，才能保证曲面相切！
另外，有时候做一个单张且比较平坦的曲面（如汽车、摩托车的前大灯灯面）时，直接用点云构面（from point cloud）更方便更准确。有时面之间的空隙要桥接（Bridge），以保证曲面光滑过渡。
构建曲面时还要注意，当一张曲面不光顺时，可求此曲面的一些Section，再调整这些Section使其光顺，再利用这些Section重新构面，效果会好些，这一招也经常要用到。
在构建曲面的过程中，有时也还要再加连一些线条，用于构面，连线和构面要经常交替进行。
曲面建成后，要检查曲面的误差，一般测量点到面的误差，像摩托车、汽车塑料件等，不要超过1mm。
构面最主要的是抓住样件的特征，该有圆角的地方就要圆角，该尖角的地方就要轮廓清晰。
构面还要注意简洁。面要尽量做得大，张数少，不要太碎，有利于后面增加一些圆角、斜度、增厚等特征，而且也有利于下一步编程加工，刀路的计算量会减少，NC文件也小。
四、构体
当外表面完成后，下一步就要以构建实体模型。当模型比较简单且所做的外表面质量比较好时，用缝合增厚指令就可建立实体。但大多数情况却不能增厚，所以只能采用Offset偏置外表面。用Offset指令可同时选多个面或用窗口全选，会提高效率。对于那些无法偏置的曲面，要学会分析原因。一种可能是由于曲面本身曲率太大，偏置后会自相交，导致Offset失败（有些软件的算法与此算法不同，如犀牛王就可Offset那些会产生自相交的曲面），如小圆角。另一种可能是被偏置曲面的品质不好，局部有波纹，这种情况只能修改好曲面后再Offset。还有一些曲面看起来很好，但就是不能Offset，遇到这种情况可用Extract Geometry成B 曲面后，再Offset，十有八九会成功。偏置后的曲面有的需要裁剪，有的需要补面，用各种曲面编辑手段完成内表面的构建，然后缝合内外表面成一solid，最后再进行产品结构设计，如加强筋、安装孔等。
总之，这种点——线——面的传统逆向设计比较耗时，如完整地设计一个比较复杂的汽车前保险杠，需要10—20天时间。凭我个人的经验，根据产品的特征如何规划、分割产品，以及用哪些曲线去构造曲面，是搞好逆向设计的关键。
以上是我随手写的，写的很乱，请大家不要见笑。
我的一些逆向设计见后面的【贴图】板块。
1测量点由三座标测量仪收集而来
2特征点由不同的颜色表示以示区分
3特征点的采集方法应考虑到建立曲面的方法，不应单纯的XY方向纵横采集
1优质分型线是造型的首要关键
2由于测量的误差，有些点误差很大，有时分型线很复杂，所以在3D空间将单纯的将所有的点Spline by Points的效果并不好
3分型线的确立应用将3维空间的点双向投影到2个平面上，用多个圆弧arc分段拟合投影点，在join起来成一条或多条2D curve，最后光顺曲线
4将两个方向光顺后的线再combined projection得到光顺的3D的分型特征线
5按照实际情况将分型线的测量点分区处理
6最后得到的多段分型线可以用curve bridge过渡处理
7在空间较为光顺的点可以用Spline by Points拟合，以简化设计过程
8构造的分型线和截面线应相交。有时2条3d空间曲线找不到交点，这时以截面的3点定义一个plane，用plane和已经做好的另一根线可以求到交点
9用Fit方法构造Spline
1以分型线的曲率为衡量标准打断分型线，目标是分区建面，最后以mesh，briage，studio surface建立过渡曲面
2先建立基本曲面，然后作局部设计，最后再倒园
3常用的建面方法是through curve，有时swept，mesh因为存在不同方向的线所以质量不太好。
4用though curve时可以将section string稍微延长，在更大的范围内得到光顺曲面，然后以边界线trim surface
5Quilt是常用的一种建面方法
6过渡曲面应考虑曲面之间的相切和曲率连续
7建立曲面的过程中应不断地检查点和曲面的拟合度
8局部可以用nside surface修补
逆向工程大致分两种
1:模拟正向设计的方式,从点云构建出线框,后续工作就和正向设计差不多了.说实在的,其实应该说逆向比正向还要好做,因为有点云比着做...UG中做逆向只能处理手工抄的那些点,这个称不上是真正的逆向工程.真正的逆向工程是针对海量数据点..通过手工将点云分块,或者根据点云各处的曲率自动分块,然后针对每一块点云构出线框,通过各种成面的方法,把面做出来..最后将各面求交,裁减,加约束....再由面,做出面之后还要检查面与点云的偏差,如果偏差过大,还要重复取线,重复做面..最后做成体. 这种做法适合非复杂自由曲面的物体.比如机械零件,一般的机械零件用2次曲线就搞定了....代表软件有imageware surface.
2:由点云直接拟合成自由曲面,,,然后通过调整曲面网格使面光顺.适合玩具之类的模型,,,它们自由曲面多,,且复杂.....如果有谁能用UG做出来 一个人脸模型,,,那真佩服他......
代表软件有GEOMAGIC STDIO. |
发表于 2005-9-2 01:05:12
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发表于 2005-9-2 21:41:03
