CATIA V5在逆向工程上的應(yīng)用

1、CATIA V5在逆向工程上的應(yīng)用摘要：本文講述了CATIAV5軟件逆向造型的主要功能，以一款電瓶車車頭逆向設(shè)計為實例，探討CATIAV5的逆向設(shè)計的方法及特點。 關(guān)鍵詞：CATIAV5，逆向設(shè)計，產(chǎn)品開發(fā) 5 p* w+ I% i0 m$ Y# f V逆向工程作為產(chǎn)品開發(fā)的一種重要手段，被廣泛應(yīng)用的企業(yè)的工程部門。CATIAV5是一個全系統(tǒng)的解決方案，可以完成造型后直接進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、 HYPERLINK / 模具設(shè)計、加工、分析等一系列后續(xù)工作，避免了不同軟件間的數(shù)據(jù)交換所帶來的數(shù)據(jù)丟失等麻煩。所以使用CATIAV5進行逆向設(shè)計非常方便。隨著CATIA在國內(nèi)應(yīng)用的不斷深入必將在產(chǎn)品開發(fā)中扮演

2、著越來越重要的角色。 下面以一款電瓶車車頭為例介紹CATIAV5在逆向設(shè)計中的一些具體應(yīng)用 1、 點云數(shù)據(jù)的導(dǎo)入及處理 5 j1 R7 K% ?8 I8 y, P3 e9 s6 q三維網(wǎng)技術(shù)論壇# % i9 q8 L# g: W# L; y8 M三維,cad,機械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時空,鎮(zhèn)江1.1利用CATIAV5的DSE（Digital Shape Editor）導(dǎo)入點云數(shù)據(jù)，并按照油泥模型的制作標準將點云擺正到電瓶車的車身坐標系中，作為后期建模的基準。 1.2并對點云進行處理，如過濾點云處理、優(yōu)

3、化點云，以不失真的前提下將龐大的點云進行過濾，便于鋪面時容易觀察及減小系統(tǒng)運行負擔。 / e& M, r o, pn4 |7 t4 a三維網(wǎng)技術(shù)論壇1.3運運用DSSE模塊塊中的MMeshh Crreatte功能能把點云云擬合成成三角面面片，必必要時用用Filll HHolees命令令對三角角面片進進行處理理。在QQSR(Quiick Surrfacce RRecoonsttrucctioon)模模塊中用用曲率分分割命令令判定物物體曲面面的構(gòu)成成方式，分清基基礎(chǔ)面和和過渡曲曲面，以以及相關(guān)關(guān)曲面的的裁剪、導(dǎo)角等等的先后后順序，在曲面面的構(gòu)建建前做到到心中有有數(shù)。 2、 曲曲面創(chuàng)建建 9 7 ?

4、2 C( pe6 U# n/ e三維維網(wǎng)技術(shù)術(shù)論壇# Q# p# D- N; n三三維|ccad|機械|汽車|技術(shù)|cattia|proo/e|ug|invventtor|sollideedgee|sooliddworrks|caxxa運用用CATTIAVV5的自自由造型型模塊（Freee SStylle）對對物體表表面曲面面進行重重構(gòu)，當當然必要要時也借借助于GGSD、QSRR等模塊塊進行逆逆向設(shè)計計獲得CClasss A曲面面。大致致的逆向向原則是是點、線線、面，當然有有時也可可借助于于Freee SStylle中的的鋪面工工具Fiit tto ggeommetrry，曲曲面大致致是使用用

5、Freee SStylle中的的Nett suurfaace，若要得得到光順順的曲面面，則必必須對曲曲線進行行光順，且保證證曲線的的階次不不得高于于6階。有時要要完成一一張光順順的曲面面不是一一次能夠夠完成的的，有時時需使用用控制點點命令（Conntrool PPoinnt）調(diào)調(diào)節(jié)曲面面以逼近近點云。調(diào)面的的原則是是曲面的的階次以以低到高高進行調(diào)調(diào)節(jié)，為為保證曲曲面的光光順度，最高不不要超過過8階。在生成成曲面的的過程中中要時時時使用曲曲面分析析工具對對曲面光光順度進進行分析析，以嚴嚴格控制制曲面質(zhì)質(zhì)量。 - HH5 dd 0 KKbb$ VV) jj$ FF0 ZZ基礎(chǔ)曲面面完成之之后，按按

6、模型的的特征線線進行裁裁剪，對對裁剪過過之后的的基礎(chǔ)曲曲面的邊邊界使用用Bleend、filllett等命令令構(gòu)建過過渡曲面面，完成成的最終終曲面。 3、 曲曲面質(zhì)量量分析 3.11高光分分析，檢檢查曲面面光順度度 3.2曲曲面整體體加厚 % 3 NN5 kk1 pp4 bb, gg三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇# w0 V) w, P# i- 三維維|caad|機機械|汽汽車|技技術(shù)|ccatiia|ppro/e|uug|iinveentoor|ssoliideddge|sollidwworkks|ccaxaa檢查完完成后的的曲面能能否加厚厚，也是是檢驗所所完成曲曲面質(zhì)量量的手段段之一，產(chǎn)品加加厚0.8

7、mmm: tt% YY5 xx% qq 6 KK& hh# 三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇結(jié)束語 5 tt7 qq9 pp/ hh PP三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇本文文結(jié)合實實例對CCATIIA VV5的逆逆向造型型功能及及過程進進行了說說明。CCATIIA VV5強大大的逆向向設(shè)計功功能越來來越多的的被應(yīng)用用于產(chǎn)品品開發(fā)之之中，極極大的縮縮短了產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)周期期。(eend)CATIIA曲面面重構(gòu)技技術(shù)典型型應(yīng)用在在產(chǎn)品逆逆向造型型中，CCATIIA 正正在扮演演著越來來越重要要的角色色。一方方面是其其強大的的曲面造造型功能能，結(jié)合合他的快快速曲面面重建模模塊和點點云編輯輯模塊可可以很方方便的完完成產(chǎn)品品的逆

8、向向造型，另一方方面，由由于CAATIAA本身的的高度集集成，完完成造型型后就可可以直接接進行 HYPERLINK / 模模具設(shè)計計、加工工、分析析等一系系列后續(xù)續(xù)工作，避免了了不同軟軟件間的的數(shù)據(jù)交交換所帶帶來的數(shù)數(shù)據(jù)丟失失等麻煩煩。所以以用CAATIAA 進行行逆向造造型會帶帶來很多多的方便便。 下下面幾種種情況是是比較典典型的CCATIIA 示示例應(yīng)用用 # V9 V5 q9 _9 s1 p三維維網(wǎng)技術(shù)術(shù)論壇% |/ f99 B77 n77 q33 x* N& ! L三三維|ccad|機械|汽車|技術(shù)|cattia|proo/e|ug|invventtor|sollideedgee|so

9、oliddworrks|caxxa一、 具有有復(fù)雜曲曲面的造造型件：象玩具具、汽車車外形、汽車內(nèi)內(nèi)飾、日日用塑料料制品、雕塑等等等，這這類產(chǎn)品品的特點點是外型型比較復(fù)復(fù)雜，基基本是曲曲面造型型，在CCATIIA 中中我們可可以利用用他強大大的曲面面功能通通過構(gòu)造造線來進進行最后后的曲面面重構(gòu)工工作。 / zz LL( kk1 bbXX! - SS三維,cadd,機械械,技術(shù)術(shù),汽車車,caatiaa,prro/ee,ugg,innvenntorr,sooliddedgge,ssoliidwoorkss,caaxa,時空,鎮(zhèn)江圖1 具具有復(fù)雜雜曲面的的逆向流流程二、 另另外一種種情況是是產(chǎn)品具具

10、有典型型的大的的曲面特特征，曲曲面過渡渡是通過過倒角完完成的一一類產(chǎn)品品，這個個在家電電產(chǎn)品上上表現(xiàn)比比較多，比如吸吸塵器、電視機機后蓋、洗衣機機外型等等等。這這類產(chǎn)品品對產(chǎn)品品的精度度要求不不是很高高，但對對外型曲曲面有較較高的要要求。 圖2 具具有大曲曲面特征征的逆向向產(chǎn)品流流程三、 對對于機械械產(chǎn)品，往往都都有比較較明顯的的幾何特特征，比比如平面面、圓孔孔、球面面、圓角角等等，象航空空用鈑金金件、機機械連接接件等都都是這種種情況比比較多。 以上幾種種情況是是比較典典型的應(yīng)應(yīng)用，但但實際逆逆向過程程中可能能根據(jù)不不同的要要求和形形狀特征征，往往往需要各各種方法法的綜合合運用。下面以以一個玩

11、玩具造型型來說明明CATTIA 產(chǎn)品逆逆向造型型過程以以及其中中的幾個個要注意意的問題題。 ! B+ s/ |88 a/ C) G00 C; E77 m三三維,ccad,機械,技術(shù),汽車,cattia,proo/e,ug,invventtor,sollideedgee,sooliddworrks,caxxa,時時空,鎮(zhèn)鎮(zhèn)江在CCATIIA 輸輸入點云云以后我我們首先先要分析析這個產(chǎn)產(chǎn)品，發(fā)發(fā)現(xiàn)這個個玩具造造型主要要是以曲曲面為主主，而且且曲面比比較復(fù)雜雜，曲面面特征比比較多，是個對對稱造型型，對稱稱面已經(jīng)經(jīng)是定義義好的坐坐標平面面。另外外，由于于是玩具具塑料制制品，精精度要求求不是很很高。為為

12、此，我我們有了了大概的的處理流流程。 * RR8 GG2 cc8 HH: vv% gg& dd! nn三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇# F( H2 q- Y?, 三維維網(wǎng)技術(shù)術(shù)論壇11進行行三角網(wǎng)網(wǎng)格的建建立： : kk) LL4 cc2 kk _% BB/ DD/ tt$ aa三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇: M$ M5 M+ W* Pwwww.33dpoortaal.ccn點云云的三角角化，是是做逆向向過程中中一個很很重要的的步驟。掃描點點云往往往很大，有的大大的點云云有上百百萬甚至至幾百萬萬個點，如果不不生成三三角片進進行簡化化，目前前的計算算機硬件件設(shè)備將將很難對對其操作作；另外外一個很很重要的的原因，三角化

13、化簡化后后，可以以很方便便的為以以后的構(gòu)構(gòu)線輔面面做好準準備。這這里有幾幾個注意意的問題題，點云云匯入后后要進行行點云的的處理，一般選選擇自適適應(yīng)（AAdapptattivee）方式式對點云云進行過過濾，這這樣的好好處是可可以在曲曲率變化化大的地地方保留留更多的的點，曲曲率變化化小的地地方保留留的點少少。另外外一個是是進行三三角化的的時候，鄰近點點（Neeighhborrhoood）參參數(shù)的選選擇要適適度，如如果太大大，產(chǎn)生生的三角角片質(zhì)量量不好，如果太太小，產(chǎn)產(chǎn)生的破破洞太多多。一般般根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗，判判斷產(chǎn)生生三角片片的質(zhì)量量，剩余余個別的的破洞可可以利用用修補工工具進行行修補。還有一一個要注

14、注意的問問題是點點云生成成后，要要利用網(wǎng)網(wǎng)格清潔潔（Meesh Cleeaneer）功功能，清清除掉點點資料中中的一些些錯誤。 & V# B I; D) ; r0 + T7 8 K三維維,caad,機機械,技技術(shù),汽汽車,ccatiia,ppro/e,uug,iinveentoor,ssoliideddge,sollidwworkks,ccaxaa,時空空,鎮(zhèn)江江2進行行曲線架架構(gòu)的建建立： jjyy/ qq& EE0 OOn. _ VV3 gg/ EE: cc這部分分是個很很煩瑣的的工作，但曲線線的好壞壞直接決決定了后后面生成成曲面的的質(zhì)量，所以要要用心去去做這部部分的內(nèi)內(nèi)容。 ) TT$

15、hh6 MM% kkvv) 7 SS8 ss MM三維網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)論論壇# P% l- R$ : B. l3 9 o三維維網(wǎng)技術(shù)術(shù)論壇做做的時候候要分幾幾部分來來進行，比如把把玩具的的耳朵分分一部分分、眼睛睛分一部部分等等等，利用用曲線投投影到點點云的功功能來生生成特征征交線，先利用用曲率分分析功能能，分析析出曲率率變化線線，再曲曲線投影影或者點點云上生生成樣條條線功能能來產(chǎn)生生和點云云擬合的的曲線。完成后后再利用用截面線線（PllanaarSeectiionss）功能能沿特征征曲線做做出和點點云的截截面交線線。 * q A33 m22 Z. F三三維網(wǎng)技技術(shù)論壇壇圖5 玩具的的線架構(gòu)構(gòu)流程3進行

16、行曲面架架構(gòu)的建建立： CATTIA 的逆向向造型中中提供了了一個很很好的曲曲面工具具，曲面面網(wǎng)絡(luò) ) EE( NN& FF2 dd# ww+ n（Suurfaace Nettworrk ），這個個功能要要求首先先要利用用曲線網(wǎng)網(wǎng)格工具具（CuurveesNeetwoork）建立一一個封閉閉的曲線線區(qū)域，然后就就可以快快速的輔輔出曲面面。輔面面的時候候最好選選擇所有有相切連連續(xù)（AAll Tanngennt CConttinuuityy），這這樣可以以保證輔輔出來的的曲面質(zhì)質(zhì)量。 我們前前面生成成的空間間點云曲曲線是不不相交的的，這個個時候如如果我們們要在CCATIIA 中中的其他他曲面模模塊

17、去處處理，就就要把這這些曲線線重新打打斷再連連接成相相交的曲曲線，利利用各種種曲面命命令也可可以完成成，但這這樣做很很費時，而且曲曲面精度度有欠缺缺。曲面面網(wǎng)格工工具為我我們提供供了很大大的方便便，它可可以把空空間曲線線按照一一定的精精度設(shè)置置來定義義相交打打斷，然然后把他他們連接接點云曲曲率分析析 空間間3D 曲線建建立曲線線投影到到點云完完成曲線線建構(gòu) 繼續(xù)生生成其他他曲線 沿曲線線產(chǎn)生截截面線成成一個“封閉”的空間間曲線。在這里里要注意意設(shè)置曲曲線網(wǎng)格格的精度度，如果果在前面面做出的的曲線精精度高的的話，在在這里就就可以設(shè)設(shè)置很高高的精度度就可以以產(chǎn)生出出封閉曲曲面了。所以，CATTIA

18、 逆向的的每一步步來說都都是相互互關(guān)聯(lián)的的，都對對最后的的結(jié)果會會產(chǎn)生影影響。 : OO8 ee* DD, EE& rr三維|cadd|機械械|汽車車|技術(shù)術(shù)|caatiaa|prro/ee|ugg|innvenntorr|sooliddedgge|ssoliidwoorkss|caaxa做出每一一個曲面面后，然然后利用用高級曲曲面模塊塊中的曲曲面過渡渡（Bllendd）功能能進行各各個曲面面之間的的連接。要注意意的一個個問題是是，對稱稱的時候候不要直直接用結(jié)結(jié)合曲面面對稱，如果直直接對稱稱，在對對稱面處處曲面將將不能保保證曲率率連續(xù)，我們的的做法是是先用對對稱面偏偏移一個個平面（距離不不可以太太大），然后對對曲面進進行切割割，再進進行對稱稱，最后后利用bblennd功能能把對稱稱的兩個個曲面選選擇曲率率連續(xù)結(jié)結(jié)合起來來（如圖圖中的紅紅色曲面面部分）。這樣樣得到的的曲面質(zhì)質(zhì)量將可可以達到到曲率連連續(xù)，符符合要求求。 完成曲面面造型后后可以利利用CAATIAA 中的的距離分分析功能能對模型型進行點點云誤差差分析，分析結(jié)結(jié)果顯示示最大的的誤差為為0.5552mmm，最最小是00.3332mmm。最大大