CATIA逆向工程建模實例

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(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的 產(chǎn)品，并支持從項II前階段、貝體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流 程。逆向工程建模所使用的只是英中的幾個模塊，不借是對曲而還是實體，兀表現(xiàn)都II：常出 色。1.2主要逆向模塊功能簡介1.2. 1 DSE （Digitized Shape Editor 數(shù)字編輯器模塊）模塊根據(jù)輸入的點云數(shù)據(jù)，進行采樣、編輯、裁剪以達到城接近產(chǎn)品外形的耍求，町 生成高質(zhì)鼠的三角網(wǎng)格曲面。1.2. 2 QSR （Quick Surface Reconstruct ion 快速

2、曲面重構(gòu)）模塊根據(jù)輸入的點云數(shù)據(jù)或者mesh以后的小三角片體，捉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(chǔ)的曲面構(gòu)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(zhuǎn)、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(xù)性最高達到G2,生成封閉片體VbllHM,完全達到清 通三維CAD軟件曲面造型功能，比如Pro/Eo1.3應(yīng)用實例結(jié)合逆向工程原理以及CATIAV5飲件，我們給出了兩個應(yīng)用實例，分別說明曲I飼以及 實體的逆向

3、過程。貳中，以某零件的模H面作為曲面造型模型，以某I業(yè)風(fēng)扇作為實體造型 模型，以上兩個模糧在工程中均比較常見，貝有一定的代表性，其逆向過程包金了人部分的 逆向于段和方仏，JT仃一定的參考價值。1-3.1曲面造型實例在進彳j曲面逆向Z前，我們石耍制泄一定的策略對其進彳逆向，根據(jù)模型I己的特點， 我們將其分為以卜六個部分（如圖1.1所示）：頂面、頂槽、凸臺、側(cè)面、凹槽和底座。其 中，頂面由一張自由曲面構(gòu)成,頂槽由拉伸面和平面構(gòu)成，凸臺由錐面和平面組成,側(cè)面由一張拉伸而構(gòu)成，底座仃六張平而構(gòu)成。卜而我們按照這樣的分塊詳細(xì)敘述該模熨的逆向過 程。圖1.1（1）導(dǎo)入點云單擊述按鈕，出現(xiàn)圖1.2所示對話框

4、，選擇模典點云文件的存儲路徑,參數(shù)設(shè)置默認(rèn).然厲單擊【應(yīng)用】即可，點云模熨如圖13所示。圖1.2圖13（2）點N預(yù)處理M X 單擊抿按鈕，出現(xiàn)圖1.3所示對話框，設(shè)宣如圖，選擇明顯的噪聲點并將H刪除。 單擊O披鈕,出現(xiàn)圖1.4所示對話框，設(shè)置默認(rèn),選擇點云,系統(tǒng)會自動找出孔洞 處單擊【應(yīng)用】按鈕即可修補點云孔洞。圖14圖1.3（3）曲面重構(gòu)> 底座圖1.5所示;單擊必L鈕,出現(xiàn)圖16所示對話框,設(shè)置如圖,選擇圖1.4所示點云,通單擊鎮(zhèn)i按鈕，選擇底平而點云，通過旋轉(zhuǎn)視角，仔細(xì)去掉可能的噪聲點，結(jié)果如4過圖17所示四個箭頭將半血拉伸至合適人?。▽Ⅰk標(biāo)放置惻周上M旋轉(zhuǎn)箭頭方向）單擊 【應(yīng)用】

5、按鈕即可構(gòu)造需的低Tlftl：按照冋樣的方法構(gòu)造底座的剩卜三張半血,結(jié)果如圖1.8所示.#圖1.5圖1.6#圖1.75#圖1.8按照圖示模式構(gòu)建平面單擊【確定】按鈕即可,選擇低平面的法向 將此面作為基準(zhǔn)平側(cè)面點擊wi按鈕,出現(xiàn)圖1.9所示対話框, 直線PlaneNormal.l和其端點,如圖1.10所示, 面。#圖1.9圖 1.10# 單擊憑*按鈕，出現(xiàn)圖1.11所示對話框，設(shè)置如圖，選擇點云，以慕準(zhǔn)平而為截而,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(yīng)用】按鈕即可。圖 1.11圖 1.12 單擊&按鈕，出現(xiàn)圖1.13所示對話框，選擇上一步生成的截而線（點云，非曲線

6、）, 設(shè)置默認(rèn),單擊【應(yīng)用】按鈕,生成如圖1.14所示曲線。月單擊弋按鈕，出現(xiàn)圖1.15所示對話框,以生成的曲線為輪卿,基準(zhǔn)平面法向為參 考法向，通過拉伸圖116所示的箭頭設(shè)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。6Curve froa Scanfor omctorzTolerance囹Max. OrlerrMax. Segments|20Split Arle囹Creation mode Smoothing C1 Interpolation血書| 關(guān)閉I圖 1.13圖 1.14拉伸曲面定義沒有選擇輪奪：方商：簡強 竝伸限制限制1;畑：尺寸： 限制220mr

7、ri類業(yè)：|足寸 尺寸：阿反轉(zhuǎn)方向丨囹囹圖 1.16> 頂而單擊瞬1按鈕,選取頂面點云,如圖1.17所示:單擊緞按鈕,選擇所圈部分點公,7#設(shè)置如圖1.18>擬合曲面如圖1.19所示。#圖 1.17圖 1.18單擊$ 按饑，出現(xiàn)圖1.20所示對話框，第一項選擇上一步的擬介曲面任一邊界, 第二項選擇擬介曲面，選抒曲率連續(xù)，拉伸圖121所示箭頭至介適位置。按照相同的方法.延伸擬介面的苴他三條邊界.結(jié)果如圖1.22所示.#外插延伸定義圖 1.19尸巾的洲外前延軸9：加選捧達統(tǒng)：0IA： 茹展模式：翔E結(jié)呆運 ?他消圖 1.20圖 1.21圖 1.228> 凹槽.單屯觀按鈕，圈選Jt

8、'l-個凹槽：單擊'鉢按鈕，以基準(zhǔn)平而為截而與所選點N求 交：單擊疥'按鈕，刪除多余的截而線點N,結(jié)果如圖1.23所示：單擊&按鈕，將截面線 點公轉(zhuǎn)化為曲線，如圖1.24所示圖 1.23圖 1.24 單擊 按鈕，將所得曲線沿基準(zhǔn)平面拉伸,如圖1.25所示；單擊多 按鈕，將拉 洱（:伸面的沿兩側(cè)進行延伸,如圖1.26所示;單擊矽：按鈕，圈選該凹槽的槽底點云,并將其擬合成一平面圖 1.25 單擊豳按鈕.圈選兩處凹槽的底面點云:單擊1.26按鈕.將底面擬合成平面.如圖1.27所示.圖 1.27> 頂槽 單擊怨:按鈕，圈選頂部凹槽點云：單擊極'按鈕，以棊準(zhǔn)

9、平面為截面與所選點云求 交，結(jié)果如圖1.28所示：單擊按鈕，以“坐標(biāo)”方式在截而線上生成三個點，如圖1.29 所示：單舟。按鈕，以“三點”方式構(gòu)建一個整圜：單擊按鈕，以“圜/球面/橢圓中 心”方式構(gòu)建関心點，如圖1.30所示；單擊図按鈕，以圓心點位中心點，関的半徑為半 徑，某準(zhǔn)平面方向為方向構(gòu)建鬪柱面，如圖1.30所示。圖130 單擊斃按鈕，圏選凹11底面點云；單擊按鈕,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。»凸臺讖b單擊觀:按鈕，圈選任恿一個凸臺的點云；單擊以按鈕，將其擬介為圓錐而，結(jié) 果如圖1.31所樂；單擊召按鈕，將該錐面兩端拉伸至適當(dāng)位置，如圖1.32所示（

10、注意： 四個凸臺并非屮心対稱&要対擬介凸臺的相鄰?fù)古_擬介一次）；單擊褻1按鈕，圈選四個 凸臺的頂而點云：單擊以按鈕，將梵擬介為一平而。圖 131圖 1.32單擊按鈕,選擇裁減后的凸臺為“對象"，圓柱面為“參考元素”,設(shè)置見圖133, 結(jié)果如圖1.34 （需耍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134所示。定義回形陸列油可妊I定義徑冋I對扇：IS否P俁帑規(guī)銘I更多D1魚確定 J gg gg圖 1.33圖134（3）曲面裁減此時所有曲面片均已構(gòu)造完畢,單擊K8按鈕，出現(xiàn)圖1.35所示對話框,按照次序?qū)⑺?有進行裁剪，其中即將裁減掉的曲面仃一定的透

11、明度，通過【另一側(cè)/卜一尤素】按鈕選擇 裁減部分，最終結(jié)果如圖1.36所示：單擊按鈕，出現(xiàn)圖1.37所示對話框，選擇盂耍倒 飭的某條邊或某張娠均可，放終的結(jié)果如圖1.38所示。圖 1.35圖 1.36圖137圖 1.381.3.2實體造型實例與上而的曲面造型類似，我們盂耍對風(fēng)扇模型的結(jié)構(gòu)以及曲面特征進行分析，如圖139 所示。叮以發(fā)現(xiàn)，該某型為一裝配體，主要包拈三部分：電機、風(fēng)扇以及進氣罩，如圖1.40 所示。其中，電機包括底座、芯軸和電機罩（如圖1.41所示）。在掃描點云時,零件之間彼 此獨龍，沒冇確定的某準(zhǔn)可供參考，若采取匕一實例的方法逐個進行逆向操作，比報終的零 件會無法裝配，因此在逆向

12、的過程屮需耍充分地考虎冷不件Z間的裝配關(guān)系和尺寸。該模型 的逆向過程，即包含逆向造型過程，也包含一定的止向設(shè)計過程，這在工程實踐中非常常見。風(fēng)扇進氣罩圖 1.39圖 1.40圖 1.41(1) 進氣罩單擊述按鈕盂卜進氣罩點公，如圖1.42所示：單擊麒按鈕，圈選進氣罩頂部的 平面區(qū)域點云；單擊以I按鈕，將其擬合成一張平面。圖142 單擊績：按饑，以I步牛成的平面與進氣罩點云求交，結(jié)果如圖1.43所示；單山' 按鈕，以“坐標(biāo)”方式在截面線上生成三個點：單擊°按鈕，以“三點”方式構(gòu)建一個整 ia：單擊11按鈕，以“圜/球面/橢圓中心”方式構(gòu)妣圜心點，如圖1.44所示。 單擊/按鈕,

13、出現(xiàn)如圖1.45所示対話框,設(shè)置如圖,選擇圓心點以及擬合的平面 方向為參數(shù)，構(gòu)建軸線，如圖146所示。直線定義線型：面麗刁餡I檢度類型0長厚。起點元限O無傑O終點元限境像允田反轉(zhuǎn)加H更 J取消|圖 1.45圖 1.46.單擊按鈕，選擇軸線和圜周上任意-點，以“歲過點和E線”的方式構(gòu)建平而:單擊諼打安鈕，將構(gòu)建好的平面與進氣罩點/；求交：單擊朋七按鈕，對截面線點広進行裁剪: 5單擊并対其進行裁剪；單擊、按鈕，將裁剪后截面線點云擬合為曲線，結(jié)果如圖1.47所示; 單擊觀按鈕，選擇剛剛擬介的曲線為“輪廓”，軸線為“旋轉(zhuǎn)軸”，構(gòu)建如圖1.48所示的冋轉(zhuǎn)曲而。為1 mm),其中黃色箭頭指示曲面加厚的方向

14、,結(jié)果如圖1.49所示.圖 1.49(2) 風(fēng)扇顯然，我們可以將風(fēng)扇分成上、屮、卜三個部分進行構(gòu)造，如圖150所示。中部的葉片 可以通過上部和下部的曲面裁減獲得,待一個葉片完成后，其他葉片可由其陣列獲得。由于 風(fēng)扇卜部的底面存在一張較人的局部平面.因此我們可以從卜部開始。圖 1.50待卜部的平面構(gòu)建完成后，我們町以采用與進氣罩類似的方法構(gòu)建卜部以及上部曲面,如圖1.51所示。圖 1.51卜而我但主要講述風(fēng)扇中部葉片的構(gòu)建方法：單擊觀按鈕，圈選出一個葉片的點只：單擊轄I按鈕，將其擬介成-漲曲面，并沿 四個邊界向外延伸，如圖1.52所樂。點擊底h鈕，在葉片曲面上畫出葉片的邊界，最后 由風(fēng)扇的匕、卜部分曲面以及勾勒的曲線裁減葉片曲面。單擊按鈕，對所有曲面加厚, 即可得到如圖1.50所示的風(fēng)扇實體模型。圖 1.52（3）電機由電機形狀相對比較簡單，主要由一些冋轉(zhuǎn)曲而和平面構(gòu)成，為保證最后的裝配關(guān)系, 其部分尺寸仃圖紙直接給出，擬介的實體模型如圖1.41所示。1.3小