Pro/SCAN-TOOLS是 Pro/ENGINEER 的一個可選的模組,可以讓你通過測量資料獲得光滑的曲線和曲面。使用Pro/SCAN-TOOLS,你可以建立通過掃描資料建立曲面,並維持曲面和Pro/ENGINEER 的所有其他模組的關聯性,你還可以重新定義輸入的曲面。
要和Pro/SCAN-TOOLS一起工作,你還需要 Pro/SURFACE 的授權。
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 最初是應汽車工業的要求開發的,當時汽車工業需要一個工具來幫助設計諸如車身面板之類的光滑曲面。
設計汽車車身面板的通常流程是:先根據藝術家的概念草圖製作一個油泥模型,當油泥模型做好後,必須在電腦裏建立它的曲面,這樣其他相關的零部件才可以繼續設計下去,車身面板的製造流程才可以繼續進行,才可以對面板本身進行分析和修改。
要在電腦裏建立車身面板的曲面模型,需要使用座標測量機(CMM)或鐳射掃描器來測量用來代替油泥模型的成千上萬的點數據。Pro/SCANTOOLS可用光滑的曲線和曲面來擬合測量點,這些曲面可隨後使用Pro/ENGINEER 來檢查和修改。
下圖是一個在Pro/SCANTOOLS下分析的曲面。
Features of Pro/SCAN-TOOLS
Pro/SCAN-TOOLS 提供了很多工具來建立和重新定義光滑的曲線和曲面,包括以下能力:
· 自動根據測量的點數據擬合曲線和曲面。
· 動態地通過控制多邊形來控制曲線和曲面。
· 建立和修改 style 曲面,通過修改和定義 style 曲面的定義曲面來改變 style 曲面的形狀。
· 建立曲面的快照(snapshot)。
· 使用 polyhedron 動態地修改導入的曲線。
· 對曲線和曲面的修改的影響可通過圖形顯示反饋出來,包括修改曲率,傾斜(slope),變形,和參考點的偏差等等。
· 在修改的時候為曲線和曲面定義邊界條件。
· 在模型上顯示反射曲線。
Using Pro/SCAN-TOOLS
Pro/SCAN-TOOLS 提供了大量根據掃描資料建立光滑曲面的工具,根據掃描資料的特點、對誤差和光滑程度對需要,和擬對逆向工程工具對經驗,你可以選擇基於曲線的步驟、基於曲面的步驟或兩者結合起來。
基於曲線的逆向工程
在一個基於曲線的步驟裏,你根據掃描資料建立了style curves,然後通過style curves 建立曲面。你可通過這個步驟獲得最終的曲面或獲得用於基於曲面的步驟的起始曲面。在大多數情況下,要想獲得光滑的曲面,你只能使用掃描資料的一小部分。一般說來,這會導致曲面和未使用的掃描點之間會有比較大大誤差。要減少誤差,你在定義曲面的時候必須使用更多的特徵曲線,但這又可能降低曲面但質量。
基於曲面但逆向工程
在基於曲面的逆向工程裏,你根據常規的Pro/ENGINEER 曲面(例如拉伸面、flat面、旋轉面等等)和style曲面建立了曲面的快照(snapshot),然後你可以讓曲面適應掃描資料,以獲得規定之內的誤差。通過增加和去除gridlines,你可以控制曲面的光滑程度和靈活控制曲面細節的能力。通過這個步驟,你可以快速建立光滑的曲面,並控制曲面離掃描資料的偏差最小。
建議的流程
使用Pro/SCAN-TOOLS通過掃描資料建立光滑曲面的建議的流程包括6個主要的過程,每個過程又包含若干個步驟:
第一步:準備掃描資料和 Patch Structure Design
如何準備掃描資料和 patch structure
1. 將掃描資料讀入 Pro/SCAN-TOOLS.系統自動通過測量的資料點鏈結成曲線。這些曲線叫做掃描曲線。資料點稱為“掃描點”,掃描曲線是掃描資料的圖形表達,偏差測量和曲線曲面的擬合運算使用的是掃描點,而不是掃描曲線。
2. 修改掃描曲線,去除噪音點和無關的點。
3. 分析掃描資料,並確定曲面的結構。獲得合適的patch結構需要注意以下問題:
o 嘗試使面片的數量最少。
o 當曲率發上急劇變化時,建立新當面片。
o 避免使用變形當曲線來作為面片當邊界曲面。
o 避免建立沒有通過足夠的掃描點以決定曲面的形狀的面片。
4. 根據面片的結構把掃描資料劃分為不同的區域,要劃分掃描資料,可建立style 曲線。這些style曲線不必是光滑的,它們主要用來在視覺上定義面片的結構,並且在為style曲面分配參考點是作為界線。
第二步:建立style曲線
建立Style 曲線有如下兩個主要的目的:
· 用來建立 blended style 曲面。近似的掃描資料曲面和骨架曲面作為原始的style曲面。初始的style曲面後來用來擬合掃描資料的近似的曲面。
· 用來建立用來保證零件公差的關鍵區域裏的曲線,這些曲線將直接用於構建最後的style曲面。
建立 style 曲線允許你使用原始資料組來擬合光滑的曲線,而不用修改原始的掃描資料。style曲線可通過Pro/SCAN-TOOLS提供的很多工具來編輯。
如果style曲線被用來建立初始的style曲面:
· 它們必須只有少量的點
· 他們必須光滑
· 要相對簡單地獲得儘量小的公差
如果style曲線被用來做對齊用:
· 在保證所需的公差的前提下,style曲線要通過盡可能少的點。
· 必須有好的曲率變化。
第三步:建立原始style曲面
初始的style曲面是大致上逼近掃描資料的曲面,它可以通過很多不同的方法來建立。通常,選擇那種方法取決於你所要建立的面片的特點。
你建立的第一個面片應是最大的、並且曲率相對比較小的面片。最後建立的面片通常是最小的、通常是較大的面片之間的過渡曲面並且具有比較大的曲率。建立這種過渡區域的不同的方法將在下面第6步中介紹。
為第一個面片做的第一個曲面可以是一個混成曲面,一個近似的掃描資料曲面,一個骨架曲面,和一個常規的Pro/ENGINEER 曲面。在任何情況下,最初的曲面必須儘量簡單,並且具有足夠的資訊來捕捉由掃描資料定義的零件形狀。如果曲面偏差太大,可以使用控制多邊形或控制多面體來改善曲面的形狀。
除非曲面已經建立,否則在通常情況下,我們建議曲面片的建立先於曲面架構的建立,然後在對曲面進行裁剪。建議的方法是在建立後面的曲面的時候要參考前面做的相鄰的曲面,這樣你就可以在面片之間很快定義位置、相切條件、曲率連續條件等等。要延伸各種曲面,可建立一個延伸特徵。
當從一個常規的Pro/ENGINEER 曲面開始的時候,先建立一個曲面的快照,並且使用曲面擬合的功能來獲得最初的style曲面。下面將介紹一個快速獲得相對平坦的面片的style曲面的方法。
如何獲得初始的style曲面
1. 在一個基準面上建立一個方形的面,使之大致和要建立的面片平行。
2. 建立一個曲面的快照。
3. 使用surface的平面部分作為移動平面,操作曲面的控制多變形使之大致和你要建立的面片重合,並操作曲面的控制點使之大致和掃描資料對齊。
4. 在曲面上具有更多細節點地方增加更多點gridlines,然後重複上一個步驟。
5. 設置patch的參考點。
6. 垂直於surface平面擬合曲面點快照若干次,擬合的同時觀察偏差。
7. 如果曲面上很大的區域上都沒有參考點,得出的曲面在這些區域上可能不正確。使用一個控制多邊形來擬合這些區域若干次,知道獲得滿意的初始擬合曲面為止。
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:曲面擬合
曲面將在規定的公差內擬合掃描資料。
如何將快照面向參考點擬合
1. 將掃描的參考點分配給快照面。
2. 從一個比較低的精度開始(比如1和0.1)擬合曲面(使用垂直於曲面選項和全柵格選項)若干次,確認曲面到參考點的誤差已經減少了。
3. 使用一個鍵盤的巨集命令來使用當前的精度設置執行多次擬合,要加快速度,關閉曲面的所有顯示選項。
4. 顯示偏差,增加擬合的精度,並重複第二步,關閉偏差顯示並重複第三步。
5. 繼續這些步驟,知道偏差達到規定的範圍為止。
6. 如果在若干次擬合之後在曲面的某些部分仍存在很大的偏差,增加或刪除柵格線。要移動柵格線,首先在新的位置建立柵格線,然後刪除原來的柵格線。除非在曲率有很大的改變,否則柵格線的間距應盡可能均勻。
7. 重複第三步到第六步,直到曲面滿意為止。
第五步:曲面對齊
曲面被對齊到相鄰到幾何上,以獲得曲面邊界的正確位置以及和相鄰面片的連續性。
如何對齊曲面並保持偏差在允許的範圍內
1. 使用Keep Grid 選項來對齊曲面。選擇一個用於定義修改區域的曲率變化不是很大的柵格線。對齊曲面的時候邊界條件也會自動加上。
2. 在通常情況下,對齊會導致曲面偏差的改變。因此,曲面必須重新向參考擬合,正如前面的步驟所說的,要使用正確的邊界條件。
3. 如果已經具有邊界條件的曲面擬合多次後,曲面上某些區域多誤差仍然太大,可以刪除邊界條件然後重新擬合曲面。
4. 重複第一到第三步驟2到3次,一般來說這樣就可以獲得連續性和偏差都滿足要求都曲面了。
5. 使用 withintol 選項對齊曲面。這會在曲面上增加一些額外的柵格線,並且和前面的步驟一樣,在某些區域上增大了偏差。
6. 使用正確的邊界條件,使用 normal to surface 選項和 sparse grid 選項擬合曲面。對於 sparse grid 選項,只在偏差大的地方選擇少量的柵格線。
第六步:倒園角和過渡曲面倒建立
The initial style surface for a fillet or transition patch can be a snapshot of:
· 使用Pro/ENGINEER 的倒園角特徵做的曲面。
· 一個blended style 曲面,具有正確的邊界相切條件或曲率連續條件。
· 一個使用位於被融合的曲面的邊界上的style曲線來建立 skeleton 曲面。
在通常的情況下,這些曲面具有很高的柵格密度。在對齊以後,柵格的數量甚至還會增加。在過渡處的掃描資料通常都比較少,因此,曲面的擬合必須使用sparse grid 選項。
訪問 Pro/SCAN-TOOLS
以下是如何訪問 Pro/SCAN-TOOLS 的步驟。
如何訪問 Pro/SCAN-TOOLS
1. 從 Application 下拉功能表選擇 SCAN -TOOLS 選項:
SCAN MODEL 功能表下的以下選項可以訪問 Pro/SCAN-TOOLS 的特定功能:
· Scan Crv Set-從輸入的資料建立掃描曲線,或修改現有的掃描資料,以消除噪音點、刪除不相關的點或重新組合掃描點。
· Style Crv Set-參考原始掃描資料上的點建立 style 曲線,或修改現有的style 曲線。
· Style Surface-建立、修改或刪除style曲面。In Pro/SCAN-TOOLS裏,你可以建立或操作不同的style曲面。
(供大家研习)