逆向建模學(xué)習(xí)主講人：劉占東時(shí)間：2013年12月13日課程簡(jiǎn)介一、逆向工程介紹二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)（1）曲面連續(xù)性概念（2）曲面品質(zhì)三、曲面建模技巧一、逆向工程介紹實(shí)物樣件數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)分塊曲線重構(gòu)曲面重構(gòu)CAD模型CAE系統(tǒng)CAM系統(tǒng)快速成型RP產(chǎn)品樣件模具新產(chǎn)品點(diǎn)云拼合降噪、除雜過(guò)濾網(wǎng)格化快速成型RP逆向工程應(yīng)用流程常用逆向軟件應(yīng)用

geomagic

（常用于點(diǎn)云處理）

Imageware

（常用于曲線構(gòu)造）

Catia/UG

（常用于曲面創(chuàng)建）一、逆向工程介紹一、逆向工程介紹點(diǎn)云的處理點(diǎn)云的降噪、勻化

噪聲去除：數(shù)據(jù)噪聲主要由振動(dòng)、鏡面反射或零件粗糙的表面等因素引起，是測(cè)量中很難避免的。噪聲不僅會(huì)增加曲率或法矢的估算誤差，影響數(shù)據(jù)分塊，而且會(huì)破壞曲面模型的光順性，這是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。數(shù)據(jù)勻化：樣件本身復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和固定樣件所用的夾具都會(huì)引起測(cè)量數(shù)據(jù)的局部缺失，這可能會(huì)給特征提取和曲面重構(gòu)帶來(lái)很大困難。在進(jìn)行特征提取前，應(yīng)通過(guò)一定的方法恢復(fù)丟失的測(cè)量信息，這就是數(shù)據(jù)勻化或數(shù)據(jù)補(bǔ)全技術(shù)。均勻壓縮（8298個(gè)點(diǎn)）掃描點(diǎn)（68531個(gè)點(diǎn)）均勻壓縮處理（0.31mm壓縮至1.13mm）一、逆向工程介紹點(diǎn)云的處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)的過(guò)濾

數(shù)據(jù)壓縮：隨著激光測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，測(cè)量結(jié)果往往是大規(guī)模的，因此可能存在大量的冗余數(shù)據(jù)，在曲面造型前需要按一定要求減少測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量，即進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。不同類型的數(shù)據(jù)其壓縮方法也不同。一、逆向工程介紹點(diǎn)云的處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

點(diǎn)云處理的最后一步是生成網(wǎng)格化點(diǎn)云，網(wǎng)格化點(diǎn)云質(zhì)量的好壞直接影響到下一步的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分塊，而對(duì)最終生成的曲面也有一定的影響。正確建立各點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，形成三角平面片是網(wǎng)格化點(diǎn)云的關(guān)鍵。另外在曲面較平坦的范圍內(nèi)要合理減少三角平面片數(shù)量，在曲面曲率比較大的范圍內(nèi)合理增加三角平面片的密度。二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)曲面連續(xù)性概念

曲面連續(xù)性可以理解為相互連接的曲面之間過(guò)渡的光滑程度。提高連續(xù)性級(jí)別可以使表面看起來(lái)更加光滑、流暢。曲面連續(xù)性級(jí)別：

1.G0-位置連續(xù)2.G1-切線連續(xù)3.G2-曲率連續(xù)4.G3-曲率變化率連續(xù)圖中所示的兩組線都是位置連續(xù)，他們只是端點(diǎn)重合，而連接處的切線方向和曲率均不一致。這種連續(xù)性的表面看起來(lái)會(huì)有一個(gè)很尖銳的接縫，屬于連續(xù)性中級(jí)別最低的一種。曲面連續(xù)性概念

1.G0-位置連續(xù)二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)圖中所示的兩組曲線屬于切線連續(xù)，他們不僅在連接處端點(diǎn)重合，而且切線方向一致(可以看到相連的兩條線段梳子圖的刺在接觸點(diǎn)位置是在一條直線上的)。這種連續(xù)性的表面不會(huì)有尖銳的連接接縫，但是由于兩種表面在連接處曲率突變，所以在視覺效果上仍然會(huì)有很明顯的差異。會(huì)有一種表面中斷的感覺。曲面連續(xù)性概念

2.G1-切線連續(xù)二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)圖中的兩組曲線屬于曲率連續(xù)。他們不但符合上述兩種連續(xù)性的特征，而且在接點(diǎn)處的曲率也是相同的。如圖中所示，兩條曲線相交處的梳子圖的刺長(zhǎng)度和方向都是一致的。這種連續(xù)性的曲面沒有尖銳接縫，也沒有曲率的突變，視覺效果光滑流暢，沒有突然中斷的感覺。這通常是制作光滑表面的最低要求。也是制作A級(jí)面的最低標(biāo)準(zhǔn)。曲面連續(xù)性概念3.G2-曲率連續(xù)二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)圖中的兩組曲線的連續(xù)性屬于曲率變化率連續(xù)。這種連續(xù)級(jí)別不僅具有上述連續(xù)級(jí)別的特征之外，在接點(diǎn)處曲率的變化率也是連續(xù)的，這使得曲率的變化更加平滑。曲率的變化率可以用一個(gè)一次方程表示為一條直線。這種連續(xù)級(jí)別的表面有比G2更流暢的視覺效果。但是由于需要用到高階曲線或需要更多的曲線片斷所以通常只用于汽車設(shè)計(jì)。曲面連續(xù)性概念4.G3-曲率變化率連續(xù)二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)G0由于使模型產(chǎn)生了銳利的邊緣，所以平時(shí)都極力避免，甚至想盡辦法擺脫這種效果。——不常用G1由于制作簡(jiǎn)單，成功率高，而且在某些地方極其實(shí)用，比如兩個(gè)面之間的倒角就用這種連續(xù)級(jí)別?！容^常用G2由于視覺效果非常好，是大家追求的目標(biāo)，但是這種連續(xù)級(jí)別的表面并不容易制作，它是Nurbs建模中的一個(gè)難點(diǎn)。這種連續(xù)性的表面主要用于制作模型的主面和主要的過(guò)渡面?！Ｓ肎3這種連續(xù)級(jí)別通常不使用，因?yàn)樗麄兊囊曈X效果和G2幾乎相差無(wú)幾，而且消耗更多的計(jì)算資源。這種連續(xù)級(jí)別的優(yōu)點(diǎn)只有在為了得到完美的反光效果而要求表面曲率變化非常平滑的時(shí)候才會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。曲面連續(xù)性概念

曲面連續(xù)性總結(jié)二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)

A級(jí)曲面

A級(jí)曲面定義滿足相鄰曲面間之間隙在0.005mm以下，切率改變(tangencyChange)在0.16度以下，曲率改變(curvaturechange)在0.005度以下，且符合以下條件：

1.所有特征都必須分解成單凸或單凹特征。

2.所有特征線（面）階數(shù)必須小于6階。

3.零件邊界線必須光順。

4.與點(diǎn)云誤差±5mm以內(nèi)。的曲面稱為A級(jí)曲面二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)

A級(jí)曲面

在汽車覆蓋件里面對(duì)A面的另一種解釋：A面為車身外表面，白車身B面為不重要表面，比如內(nèi)飾表面C面為不可見表面

但是現(xiàn)在隨著美學(xué)和舒適性的要求日益提高，對(duì)汽車內(nèi)飾件也提到了A級(jí)曲面的要求。因而分類隨之簡(jiǎn)化，A級(jí)曲面，可見（甚至是可觸摸）表面；B級(jí)曲面，不可見表面。采用這樣的劃分方法則汽車的console（副儀表臺(tái)）屬于A級(jí)曲面，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件則是B級(jí)曲面。二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)曲面品質(zhì)

1.曲面光順性檢測(cè)

二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)高斯曲率檢測(cè)法

反射線檢測(cè)法高光線檢測(cè)法截面線檢測(cè)法相交連續(xù)斑馬紋顯示使用彩色邊界線構(gòu)成相交面的結(jié)果。斑馬紋在相交處不連續(xù)，粗細(xì)變化不均勻。斑馬紋顯示使用彩色邊界線構(gòu)成相切圓角面的結(jié)果，斑馬紋成相交連續(xù)，存Z形，粗細(xì)變化不均勻。相切連續(xù)斑馬線顯示使用彩色曲線生成曲率連續(xù)圓角面形狀的結(jié)果,斑馬紋光順連續(xù)，存S形，粗細(xì)變化均勻。曲率連續(xù)曲面品質(zhì)

1.曲面光順性檢測(cè)

二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)斑馬紋走向光順，粗細(xì)變化均勻。面的質(zhì)量較高。斑馬紋走向紊亂出現(xiàn)波浪，粗細(xì)變化不均勻。面的質(zhì)量不好。斑馬紋走向紊亂出現(xiàn)旋渦，粗細(xì)變化不均勻。面的質(zhì)量差。彩色斑馬紋斷開，粗細(xì)不均勻，顯示曲面之間不一致的趨勢(shì)，面與面之間沒有達(dá)到要求的連續(xù)性。彩色斑馬紋都存S形，粗細(xì)變化均勻，顯示曲面之間達(dá)到很好的曲率連續(xù)。二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)曲面品質(zhì)

1.曲面光順性檢測(cè)

曲面品質(zhì)2.曲面重合度檢測(cè)

二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)曲面品質(zhì)3.曲面調(diào)整

二、曲面基礎(chǔ)知識(shí)第一步是尋找壞點(diǎn)（即嚴(yán)重偏離位置的點(diǎn)），并調(diào)整它的位置以滿足曲面的變化趨勢(shì)；第二步是粗光順，把控制點(diǎn)作為評(píng)價(jià)對(duì)象，調(diào)整控制點(diǎn)使控制點(diǎn)的走勢(shì)大致相同，并保證曲面的局部單凸性或單凹性；第三步是精光順，打開曲面的截面曲率梳，以它作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，調(diào)整曲面的控制點(diǎn)使曲率梳上各段的曲率變化均勻。劃分主要曲面構(gòu)成

這一步至關(guān)重要，對(duì)建模的品質(zhì)有直接的影響。

三、曲面建