(Word修改版)CATIA逆向工程建模

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，并支持從項目前階段、具體的設(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其中的幾個模塊， 不管是對曲面還是實體， 其表現(xiàn)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(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、裁剪以達到最接近產(chǎn)品外形的要求，可 生成高質(zhì)量的三角網(wǎng)格曲面。1.2.2 QSR（Quick Surface Reconstruction

2、 快速曲面重構(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，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(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 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(yīng)用實例結(jié)合逆向工程原理以及 CATIA V5 軟件，我們給出了兩個應(yīng)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(yè)風(fēng)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(jù)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(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)面由一張拉伸面構(gòu)成，底座有六張平面構(gòu)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(cè)面凸臺圖1.1（1

4、 ）導(dǎo)入點云 單擊述按鈕，出現(xiàn)圖 參數(shù)設(shè)置默認，然后單擊【應(yīng)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(yù)處理y X 單擊交'按鈕，出現(xiàn)圖1.3所示對話框，設(shè)置如圖，選擇明顯

5、的噪聲點并將其刪除。 單擊口按鈕，出現(xiàn)圖1.4所示對話框，設(shè)置默認，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。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(yīng)用1 I .送亂目Fill Holes圖1.4圖1.3（3 ）曲面重構(gòu)A 底座 單擊觀I按鈕，選擇底平面點云，通過旋轉(zhuǎn)視角，仔細去掉可能的噪聲點，結(jié)果如圖1.5所示；單擊區(qū) 按鈕，出現(xiàn)圖1.6所示對話框，設(shè)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?。▽⑹髽朔胖脠A周上可旋轉(zhuǎn)箭頭方向），單擊【應(yīng)用】按鈕即可構(gòu)造需的低平面；按照同樣的方法構(gòu)造底座的剩下三張平面，結(jié)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(cè)面 點擊 Q 按鈕，出現(xiàn)圖1.9所示對話框，按照圖示模式構(gòu)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(xiàn)圖1.11所示對話框，設(shè)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(yīng)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(xiàn)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(shè)置默認，單擊【應(yīng)用】按鈕，生成如圖 單擊7；=按鈕，出現(xiàn)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(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。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(shè)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(xiàn)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(xù)，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(jié)果如圖外a延神定義S岡P E列煙：長度底度：囹iS續(xù)：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(jié)果如圖1.23所示；單擊芒-按鈕，將截面線點云轉(zhuǎn)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(cè)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(jié)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(gòu)建一個整圓；單擊 心”方式構(gòu)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(gòu)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(jié)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?fù)古_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(shè)置見圖1.33， 結(jié)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(xiàn)圖1.35所示對話框，按照次序?qū)⑺?下一元素】按鈕選擇此時所有曲面片均已構(gòu)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(cè)裁減部分，最終結(jié)果如圖1.36所示；單擊駕按鈕，出現(xiàn)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(jié)果如圖1.38所示。分削定義區(qū)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(shù)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(shù)：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(fēng)扇模型的結(jié)構(gòu)以及曲面

15、特征進行分析，如圖 所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，該某型為一裝配體，主要包括三部分：電機、風(fēng)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(guān)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(shè)計過程，這在工程實踐中非常常見。電機風(fēng)扇進氣罩圖 1.391.40電w心圖1.41方向為參數(shù)，構(gòu)建軸線，如圖1.46所示。(1) 進氣罩 單擊述按鈕，導(dǎo)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(qū)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(jié)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(gòu)建一個整圓；單擊 按鈕，以“圓/球面/橢圓中心”方式構(gòu)建圓心點，如圖1.44所示。圖 1.44圖 1.43 單擊 /按鈕，出現(xiàn)如圖1.45所示對話框，設(shè)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(gòu)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(zhuǎn)軸”，的方式構(gòu)建平面;對截面線點云進行裁剪;結(jié)果如圖1.47所示;構(gòu)建如圖1.48所示的回轉(zhuǎn)曲面。為1mm），其中黃色箭頭指示曲面加厚的方向，結(jié)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(fēng)扇顯然，我們可以將風(fēng)扇分成

18、上、中、下三個部分進行構(gòu)造，如圖 可以通過上部和下部的曲面裁減獲得， 風(fēng)扇下部的底面存在一張較大的局部平面，待下部的平面構(gòu)建完成后，我們可以采用與進氣罩類似的方法構(gòu)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(fēng)扇中部葉片的構(gòu)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(fēng)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(fēng)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(guān)系,