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文檔簡介

1、第 1 章 CATIA 逆向工程建模實例1.1 概述CATIA 是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案, 它可以幫助制造廠商設計他們未來的 產品,并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流 程。逆向工程建模所使用的只是其中的幾個模塊, 不管是對曲面還是實體, 其表現都非常出 色。1.2 主要逆向模塊功能簡介1.2.1 DSE (Digitized Shape Editor 數字編輯器模塊)模塊根據輸入的點云數據,進行采樣、編輯、裁剪以達到最接近產品外形的要求,可 生成高質量的三角網格曲面。1.2.2 QSR(Quick Surface Reconstruction

2、 快速曲面重構)模塊根據輸入的點云數據或者 mesh 以后的小三角片體,提供各種方式生成曲線,以供曲面 造型,完全非參。1.2.3 GSD(Generative Shape Design 通用曲面造型)模塊非常完整的曲線操作工具和最基礎的曲面構造工具,除了可以完成所有曲線操作以外, 可以完成拉伸、旋轉、掃描、邊界填補、橋接、修補碎片、拼接、凸點、裁剪、光順、投 影和高級投影,以及倒角等功能,連續性最高達到G2,生成封閉片體 Volume,完全達到普Pro/E。通三維 CAD 軟件曲面造型功能,比如1.3 應用實例結合逆向工程原理以及 CATIA V5 軟件,我們給出了兩個應用實例,分別說明曲面

3、以及 實體的逆向過程。 其中, 以某零件的模具面作為曲面造型模型, 以某工業風扇作為實體造型 模型, 以上兩個模型在工程中均比較常見, 具有一定的代表性, 其逆向過程包含了大部分的 逆向手段和方法,具有一定的參考價值。1.3.1 曲面造型實例在進行曲面逆向之前,我們需要制定一定的策略對其進行逆向,根據模型自己的特點,我們將其分為以下六個部分(如圖 1.1 所示):頂面、頂槽、凸臺、側面、凹槽和底座。其 中,頂面由一張自由曲面構成, 頂槽由拉伸面和平面構成,凸臺由錐面和平面組成,側面由一張拉伸面構成,底座有六張平面構成。下面我們按照這樣的分塊詳細敘述該模型的逆向過程。凹槽頂槽側面凸臺圖1.1(1

4、 )導入點云 單擊述按鈕,出現圖 參數設置默認,然后單擊【應用】即可,點云模型如圖lapoit頂面底座1.2所示對話框,選擇模具點云文件的存儲路徑,1.3所示。0B Selected fileAbotumenls aiul ttingsAdmiiii str11_?0-£_1_47 . 而IJ GroupedStatiMiciFr«vi4wUpdateI Sampling (ft) ReplaceS C alt fact orBHj麗);ijFile畑it 曲匚More1.2II11.3(2)點云預處理y X 單擊交'按鈕,出現圖1.3所示對話框,設置如圖,選擇明顯

5、的噪聲點并將其刪除。 單擊口按鈕,出現圖1.4所示對話框,設置默認,選擇點云,系統會自動找出孔洞 處,單擊【應用】按鈕即可修補點云孔洞。KeDve岡GlobilSelect All J $1NP_JTrap TypeO Kflctuipiltr lolygionalO SpliaeO p“k TrapO BrushO FlpodLevtL乏=iHC JO S d o ij 1C C: -UdSelected Fart 一lil IlniiAc trapO Outsi de Trap口 f«la li Et :f my Miiit* iniart i QitS<f1 nr邑,】m

6、n乓。應用1 I .送亂目Fill Holes圖1.4圖1.3(3 )曲面重構A 底座 單擊觀I按鈕,選擇底平面點云,通過旋轉視角,仔細去掉可能的噪聲點,結果如圖1.5所示;單擊區 按鈕,出現圖1.6所示對話框,設置如圖,選擇圖 1.4所示點云,通 過圖1.7所示四個箭頭將平面拉伸至合適大小(將鼠標放置圓周上可旋轉箭頭方向),單擊【應用】按鈕即可構造需的低平面;按照同樣的方法構造底座的剩下三張平面,結果如圖1.8所示。CloudBasic Surface Kecoenition-Method O SphtrtO CylindarO CmieOplant 財arHdzJ匚蟲 Spikes圖1.5

7、圖1.6A 側面 點擊 Q 按鈕,出現圖1.9所示對話框,按照圖示模式構建平面,選擇低平面的法向直線PlaneNormal.1和其端點,如圖1.10所示,單擊【確定】按鈕即可,將此面作為基準平 面。占. m*二f.廠'平面類型:蝮的法域 點:獻認(中間)三喇兇單擊;E矗按鈕,出現圖1.11所示對話框,設置如圖,選擇點云,以基準平面為截面, 如圖1.12所示,拖動圖示箭頭,使截面線在合適的位置,單擊【應用】按鈕即可。Pianar Sections1mm11 em:詔Sag:妙血卄":館銓I豐I全 0|於巒 Nwber :O Stfip :Influence fti空:卩mmTi

8、rxt limiliitf turv» ' IStlA (無)Sflcond lini tiiir Cutt*' I ""0 冗 1 0-1 m消圖 1.11圖丿d Gr*upel in 4Jtc eality沁踽肚汐縉伽EgSfSHJ:宏-棗 逋朋:處髡騙-弋 誣遵.愛:!? !,冬匚: / !1.125 單擊上按鈕,出現圖1.13所示對話框,選擇上一步生成的截面線 (點云,非曲線),1.14所示曲線。設置默認,單擊【應用】按鈕,生成如圖 單擊7;=按鈕,出現圖1.15所示對話框,以生成的曲線為輪廓,基準平面法向為參 考法向,通過拉伸圖 1.16

9、所示的箭頭設置拉伸面的尺寸(也可由限制 1、2輸入),待到合 適的位置時,單擊【確定】按鈕。Curve fo> ScanssCr eati on世 SnootKiJigmodeO Intftrpolali onToltr ULGftIo Immliw- Ordtr uc Sspnmts時;Lit Angle陰如囹affl圖 1.14圖 1.13拉#曲面定義方向:擇 一拉伸限制 限制1,類型;陽L兩Lt :£ : 寸制型寸 尺限類尺2da輪廓:?圖 1.15圖 1.16A 頂面 單擊觀I按鈕,選取頂面點云,如圖 設置如圖1.18,擬合曲面如圖1.19所示。1.17所示;單擊 按鈕

10、,選擇所圈部分點云,Ordflv rl ddvanwdToJ-eriruztCLood口 Irl I S-aTfB.C4over Pi土* to2t.lfe.LIllO = IIIo %Ga(P ® 戸丁旳5伽|iHSS囲SShow infcfis >> J1.22所示。圖 1.18圖 1.17 單擊席 按鈕,出現圖1.20所示對話框,第一項選擇上一步的擬合曲面任一邊界,第二項選擇擬合曲面,選擇曲率連續,拉伸圖1.21所示箭頭至合適位置。按照相同的方法,延伸擬合面的其他三條邊界,結果如圖外a延神定義S岡P E列煙:長度底度:囹iS續:曲率諭點:d柘展模式:無C裝門璉

11、63; F啟L勺"牯卜書T夕電MJ越職消i邊界:外插証觸;I浚有選擇單擊毅h按鈕,以基準平面為截面與所選點云求5交;單擊呉按鈕,刪除多余的截面線點云,結果如圖1.23所示;單擊芒-按鈕,將截面線點云轉化為曲線,如圖 單擊觀1按鈕,圈選其中一個凹槽;1.24所示圖 1.23單擊按鈕,1.25所示;單擊©按鈕,將拉伸面的沿兩側進行延伸, 擬合成一平面。將所得曲線沿基準平面拉伸,如圖如圖 1.26所示;單擊觀:按鈕,圈選該凹槽的槽底點云,并將其圖1.27所示。 單擊麴按鈕,圈選兩處凹槽的底面點云;單擊按鈕,將底面擬合成平面,如圖 1.27A 頂槽,, 單擊蜒量按鈕,圈選頂部凹槽點

12、云;單擊;層廉按鈕,以基準平面為截面與所選點云求交,結果如圖1.28所示;單擊按鈕,以“坐標”方式在截面線上生成三個點,如圖所示;單擊 O按鈕,以“三點”方式構建一個整圓;單擊 心”方式構建圓心點,如圖1.30所示;單擊 按鈕,以圓心點位中心點,圓的半徑為半徑,基準平面方向為方向構建圓柱面,如圖1.30所示。1.29按鈕,以“圓/球面/橢圓中圖 1.28圖 1.29)x圖 1.30 單擊爛i按鈕,圈選凹槽底面點云;單擊 處按鈕,將底面擬合成平面;按照同樣的操作擬合凹槽頂面為一平面。A 凸臺單擊觀紳安鈕,果如圖1.31所示;單擊四個凸臺并非中心對稱凸臺的頂面點云;單擊圈選任意一個凸臺的點云;單擊

13、趾'按鈕,將其擬合為圓錐面,結冬 按鈕,將該錐面兩端拉伸至適當位置,如圖 ,需要對擬合凸臺的相鄰凸臺擬合一次);單擊 爛從按鈕,將其擬合為一平面。1.32所示(注意:按鈕,圈選四個圖 1.31圖 1.32 單擊佇"按鈕,選擇裁減后的凸臺為 “對象”,圓柱面為 "參考兀素 ,設置見圖1.33, 結果如圖1.34(需要對兩個凸臺分別進行該操作);按照同樣的方法將對稱的凹槽進行陣列,如圖1.34所示。定理陣列岡軸討參考I定義徑向I 姍:廡麗i扉間距 賓例:ffiS闔距:|180des 總角度:P 釀常方商一一要陳列的對躱對象:fS吾巨1.33圖1.34(3 )曲面裁減褲按

14、鈕,出現圖1.35所示對話框,按照次序將所/下一元素】按鈕選擇此時所有曲面片均已構造完畢,單擊有進行裁剪,其中即將裁減掉的曲面有一定的透明度,通過【另一側裁減部分,最終結果如圖1.36所示;單擊駕按鈕,出現圖1.37所示對話框,選擇需要倒角的某條邊或某張張均可,最終的結果如圖1.38所示。分削定義區I要切瞬元乗:麼羈冒-切隱死素WJSSiJ1叩t細保胃或W豐矽計埠.顯示參數刃圖 1.35M圖 1.360®要Hl角化的對象: 拓展:,吐有逵擇iSA:選頂二次曲議參數:L修輕芾5修盟空持面圖 1.37圖 1.381.3.2實體造型實例與上面的曲面造型類似,我們需要對風扇模型的結構以及曲面

15、特征進行分析,如圖 所示。可以發現,該某型為一裝配體,主要包括三部分:電機、風扇以及進氣罩,如圖 所示。其中,電機包括底座、芯軸和電機罩(如圖1.391.401.41所示)。在掃描點云時,零件之間彼 其最終的零 該模型此獨立,沒有確定的基準可供參考,若采取上一實例的方法逐個進行逆向操作, 件會無法裝配,因此在逆向的過程中需要充分地考慮各零件之間的裝配關系和尺寸。 的逆向過程,即包含逆向造型過程, 也包含一定的正向設計過程,這在工程實踐中非常常見。電機風扇進氣罩圖 1.391.40電w心圖1.41方向為參數,構建軸線,如圖1.46所示。(1) 進氣罩 單擊述按鈕,導入進氣罩點云,如圖1.42所示

16、;單擊嫩按鈕,圈選進氣罩頂部的 平面區域點云;單擊 必按鈕,將其擬合成一張平面。圖 1.42 單擊覆'按鈕,以上一步生成的平面與進氣罩點云求交,結果如圖1.43所示;單擊 按鈕,以“坐標”方式在截面線上生成三個點;單擊。按鈕,以“三點”方式構建一個整圓;單擊 按鈕,以“圓/球面/橢圓中心”方式構建圓心點,如圖1.44所示。圖 1.44圖 1.43 單擊 /按鈕,出現如圖1.45所示對話框,設置如圖,選擇圓心點以及擬合的平面直線龍文點:方問:股有®拝 支持面:I號I可無)直到1:勢點:直劉?:* 度O起點兀限O無眼O終點刑a鐮像范E反鞘方向J鍛R龜I j取消iQnrp占-|10

17、0nm100占. 亠匕丿 r?圖 1.45圖 1.46單擊 Q按鈕,選擇軸線和圓周上任意一點,以“通過點和直線” 單擊、決"按鈕,將構建好的平面與進氣罩點云求交; 單擊粽=按鈕, 單擊并對其進行裁剪;單擊按鈕,將裁剪后截面線點云擬合為曲線, 單擊尋按鈕,選擇剛剛擬合的曲線為“輪廓”,軸線為“旋轉軸”,的方式構建平面;對截面線點云進行裁剪;結果如圖1.47所示;構建如圖1.48所示的回轉曲面。為1mm),其中黃色箭頭指示曲面加厚的方向,結果如圖1.49所示。1.50所示。中部的葉片 待一個葉片完成后,其他葉片可由其陣列獲得。由于因此我們可以從下部開始。(2)風扇顯然,我們可以將風扇分成

18、上、中、下三個部分進行構造,如圖 可以通過上部和下部的曲面裁減獲得, 風扇下部的底面存在一張較大的局部平面,待下部的平面構建完成后,我們可以采用與進氣罩類似的方法構建下部以及上部曲面, 如圖1.51所示。o圖 1.51下面我們主要講述風扇中部葉片的構建方法:單擊題按鈕,圈選出一個葉片的點云;單擊按鈕,將其擬合成一張曲面,并沿四個邊界向外延伸,如圖1.52所示。點擊 罔按鈕,在葉片曲面上畫出葉片的邊界,最后由風扇的上、下部分曲面以及勾勒的曲線裁減葉片曲面。單擊臼 按鈕,對所有曲面加厚,即可得到如圖1.50所示的風扇實體模型。勾勒岀的邊界延伸后的葉片曲面圖 1.52(3)電機為保證最后的裝配關系,

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