CATIAa級曲面光順原則介紹

1、有最好的catia教程A級曲面光順原則1所有特征都必須具有可擴展性和可編輯性。2.所有特征都必須分解成單凸或單凹 特征。3.所有特征面的光順保證2階導數(shù)以上連續(xù)。4.所有特征 線< 面）函數(shù)必須小于6階。5 .所有特征間的連接要2階導數(shù)以上 連續(xù)< 曲率連續(xù)）6.所有特征間的連接偏差小于 0.0001。7. 一塊 大面上多特征拼接的，建模默認誤差小于0.0001，角度誤差小于0.01度。8.單一特征面的建模默認誤差小于 0.00001，角度誤差小 于0.001度9.造型決定的不同特征形狀可不要求曲率連續(xù)或相切 連續(xù)。10 .在不能保證大特征面如上質(zhì)量情況下，寧可犧牲邊界線 或縫線或

2、特征連接，特征的連續(xù)保證相切連續(xù)< 角度誤差小于0.1度）。11 .不明顯的局部特征過渡區(qū) < 如A柱下端與翼子板過渡 區(qū)），允許曲率不連續(xù)，但要保證相切連續(xù)。12 .外觀特征筋線倒角 R2R5 儀表板邊界相交倒角 R5R10 13 .頂蓋、發(fā)動機蓋、行李箱蓋，與側(cè)圍做大面相交，然后以交線 為中心，依據(jù)點云特征，進行曲率或相切連續(xù)。14.大于R10的倒角，要考慮搭橋，保證曲率連續(xù)。15 .為獲得A級曲面、允許與點 云誤差士 5mm。16 .零件邊界線必須光順。17 .一塊大面如果在兩 頭曲率變化太大 < 相差2倍以上）必須分開特征，然后與主曲面拼 接，拼接精度偏差小于 0.0

3、001，角度偏差小于 0.01度）。18 .不 可以用多個特征斷面，用掃面 vsweep ）的方法，但可用單特征面< 曲率變化不超過2倍）多個斷面掃面。19 .不可用多個邊界約束的小面拼接零件A 級面介紹： 我們對 A 級曲面是這樣理解的 1. 輪廓曲面 - 通常都是 A 級曲面，這樣的曲面通常都要求 曲率連續(xù) ， 沿著曲面和相鄰的曲面有幾乎相同的曲率半徑 < 相差 0.05 或更小， 位置偏差0.001mm或角度相差0.016度。）2、A級曲面用高光等 高線檢測時顯亮的曲線 - 這些曲線應該有一個共同的曲率特征，等 高線連續(xù)且過度均勻、逐漸的發(fā)散或收縮，而不是一下子匯集消失 到一

4、點 3、 A 級曲面上的控制點也應該按一定的規(guī)律分布，一行控制 點與另一行相鄰的控制點的角度變化應該有一定的規(guī)律可循，這是 畫高質(zhì)量的曲線所必需的4、A級曲面模型的曲面的邊界線又該可以 被編輯、移動以生成另外一個曲線，同時這個新生成的曲線可以重 新加入曲面來控制區(qū)面。 6、貝塞爾曲面的階次和控制點數(shù)目一般應 該是六，有時候可能會更高 7、是說關于拔模角度、對稱性、間歇 以及同相關曲面德關系等都要考慮。這個要求我們在造型是對相關 的項目問題也要予以足夠的重視。8、這是專門就曲率的變化來說的，光是曲率連續(xù)是不足以做出 classa 的曲面的。還要求曲率的變 化本身也是光順的，實際上就是引出了 G3

5、 的概念。當然并不是說 class a要求G3，但是比較接近G3的品質(zhì)對曲面的品質(zhì)肯定是有好 處的關于A-classsurfaces，涉及曲面的類型的二個基本觀點是位置和質(zhì) 量。位置所有消費者可見的表面按 A-Surface 考慮。汽車的console<副儀表臺）屬于 A-surf，內(nèi)部結構件則是 B-surf。質(zhì)量一涉及曲面拓撲關系、位置、切線、曲面邊界處的曲率和曲面內(nèi)部 的 patch 結構。有一些意見認為“位置續(xù)”是 C 類，切線連續(xù)是 B 類，曲率連續(xù)是A類。而我想更加適當?shù)囟x為 GO、G1和G2,對 應于B樣條曲線方程和它的1階導數(shù) < 相切二G1 ）和它2階導數(shù) &l

6、t; 曲 率=G2 ）。因此一個 A-surf有可能是曲率不連續(xù)的，如果那是設計 的意圖，甚至有可能切線不連續(xù) ,如果設計意圖是一處折痕或銳邊 ,< 而通常注塑或沖壓不能有銳邊，因此 A-suuf 一定是切線連續(xù) （G1> 的）。第二種思想以汽車公司和白車身制造方面的經(jīng)驗為基礎，做 出對 A-surf 更深刻的理解。他們按獨立分類做出了同樣的定義。物 理定義： A-surf 是那些在各自的邊界上保持曲率連續(xù)的曲面。 曲率 連續(xù)意味著在任何曲面上的任一"點"中沿著邊界有同樣的曲率半徑。 曲面是挺難做到這一點的切向連續(xù)僅是方向的連續(xù)而沒有半徑 連續(xù)，比如說倒角。點連

7、續(xù)僅僅保證沒有縫隙，完全接觸。事實 上，切連續(xù)的點連續(xù)能滿足大部分基礎工業(yè) < 航空和航天、造船 業(yè)、 BIW 等）。基于這些應用，通常并無曲率連續(xù)的需要。 A-surf 首先用于汽車，并在消費類產(chǎn)品中漸增< 牙刷，Palm，手機，洗機機、衛(wèi)生設備等）。它也是美學的需要。 *點連續(xù) <也稱為 GO 連 續(xù)）在每個表面上生產(chǎn)一次反射，反射線成間斷分布。 * 切線連續(xù) < 也稱為 G1 連續(xù)）將生產(chǎn)一次完整的表面反射，反射線連續(xù)但呈扭 曲狀。*曲率連續(xù) < 也稱為G2連續(xù)的，Alias可以做到G3!）將生 產(chǎn)橫過所有邊界的完整的和光滑的反射線。在老的汽車業(yè)有這樣一 種

8、分類法：A面，車身外表面，白車身；B面，不重要表面，比如內(nèi)飾表面；C面，不可見表面。這其實就是 A級曲面的基礎。但是現(xiàn)在隨著美學和舒適性的要求日益提高，對汽車內(nèi)飾件也提到了 A- Class 的要求。因而分類隨之簡化， A 面，可見 甚至是可觸摸）表 面； B 面，不可見表面。曲 面 相 接， 視 邊界 連 接 將會 有 以下 G0、 G1、 G2 三 種 情 況：1. GO:曲線 面）上存在尖點 折斷點），在它的兩邊的斜率和曲 率都有跳躍，這種曲線 曲面）只是共同相接于同一邊界； 2G1： 曲線 面）上存在切點，在它的兩邊的斜率是相同的，但曲率有跳 躍。這種曲線 曲面）光滑！也就是一階導數(shù)相

9、同，這種曲面共同 相切于同一邊界，斜率為連續(xù) 曲率不一定連續(xù)）；3. G2:曲線 面）上的各個點的曲率都是連續(xù)變化的，在共同相接的邊界曲率相 同，也就是二階導數(shù)相同； 標注尺寸是為了傳遞設計意圖，用通行的手段和表現(xiàn)方法網(wǎng)格線基準是方便之一），以簡單，準確，完備，條理來標注.知道設計 意圖，知道手段和方法，知道結果評價準則，就可以標注任何復雜 的鈑金件無非尺寸多些而記.表現(xiàn)手段多用幾次吧.用這 個思路看國標，是否一致？任何高標，理不過如此 同理有理可行 天下嘛）.具體則需要設計者耐心辛苦點罷.見解相同，手段不 一.故設計風格各異，花樣百出.經(jīng)驗可借鑒，主要靠自己耶 逆向項目在汽車覆蓋件產(chǎn)品開發(fā)中

10、的應用迅利科技有限公司劉文 龍、盧金火摘要:本文介紹了汽車覆蓋件產(chǎn)品逆向建模的開發(fā)流 程，并對汽車覆蓋件產(chǎn)品逆向建模的關鍵技術進行了討論，最后以某車型的發(fā)動機罩外板為實例介紹逆向項目的應用方法。關鍵 詞： 覆 蓋 件 逆向 項 目 曲面 重 構 曲面 品 質(zhì) 評 價1 前言目前，我國的汽車工業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展，各汽車公 司為了迅速占領汽車市場，不斷地推出性能良好、價格適中、乘座 舒適的汽車產(chǎn)品，以滿足汽車用戶的要求。車身是汽車產(chǎn)品的外 衣，它不僅影響著汽車的外觀質(zhì)量，而且也影響到汽車的乘座舒適 性能。因此，它是汽車產(chǎn)品的換型重點總成之一。逆向建模是指利 用測量設備測取實物模型的表面數(shù)據(jù)，

11、在汽車車身產(chǎn)品開發(fā)過程 中，許多時候汽車覆蓋件并非由 CAD 模型描述，設計者面對的是實 物樣件。為了適應先進技術的發(fā)展，需要通過一定的途徑，將這些 實物轉(zhuǎn)化為 CAD 模型，使得能利用 CAD/CAM、 PDM 等先進技術對 其進行處理或管理。這種從實物樣件獲取產(chǎn)品 CAD 模型的技術就是 逆向項目 (ReverseEngineering> 。廣義的產(chǎn)品逆向項目包括形狀 (幾 何 > 反求、工藝反求和材料反求等諸多方面，是一個復雜的系統(tǒng)項 目 汽車覆蓋件逆向建模開發(fā)流程當前，我國汽車覆蓋件常用開發(fā)流程 如下圖所示 本貼包含圖片附件 : 首先，利用測量設備采集汽車覆蓋 件物理模型外

12、表面的數(shù)據(jù)，生成三維點云數(shù)據(jù)；然后對點云進行處 理，例如過濾處理，特征提取，三角化等；最后根據(jù)獲得的點云， 通過分析原模型的設計思想和曲面組成，利用 CAD 軟件進行曲面重 構，生成汽車覆蓋件的 CAD 模型。在生成 CAD 模型之后，就可以 用現(xiàn)代先進的技術和管理方法對其進行各種處理和管理，例如，利 用 CAE 技術對其進行各種分析；利用 CAE 技術對其進行虛擬制造或 生成加工代碼等，利用 PDM 技術對其進行數(shù)據(jù)管理及配置管理等。 汽車覆蓋件，尤其是外覆蓋件要求曲面質(zhì)量高，建模誤差小。這就 對測量點云的質(zhì)量和重構曲面的品質(zhì)和誤差提出了很高的要求。測 量點云的質(zhì)量主要取決于測量設備的精度，

13、而重構曲面的品質(zhì)客觀 上取決于所選用的造型軟件的功能。針對汽車覆蓋件逆向開發(fā)的需 求，我們提出了一種解決方法，并在我們進行項目服務過程中得到 了應用和檢驗。該解決方案選用德國 Steinbichler 公司的 COMET 光 學測量系統(tǒng)作為測量設備，選用 CATIA中的Digital Shape Editor和 Freestyle模塊作為CAD軟件。下面將詳細介紹在該解決方案中所采 用的關鍵技術，并以發(fā)動機罩外板為例說明了利用該解決方案進行 汽車覆蓋件逆向開發(fā)的方法和流程二 關鍵技術在汽車覆蓋件的逆向開發(fā)過程中，采用了以下關鍵技 術。1. 測量利用測量方法從汽車覆蓋件的外表面上提取數(shù)據(jù)是逆向

14、項目的一個重要環(huán)節(jié)，其提取點云數(shù)據(jù)的精度和噪聲直接影響后續(xù) 的曲面重構。當前有兩種測量方法，一種是接觸式測量，即用三坐 標測量機在物理模型上打點，從而提取所打點的三維坐標信息。利 用這種方法提取的點云數(shù)據(jù)精度高，但效率低，所提取的點云點數(shù) 少，不能反應自由曲面的特征，還有傷害物理模型外表面的危險， 所以在汽車覆蓋件逆向開發(fā)過程中很少取用。第二種方法是非接觸式測量，即用光學測量機或激光測量機從物理模型上提取表面數(shù) 據(jù)。利用這種方法提取的點數(shù)多，密度大，效率高，而且精度可以 得到保證，所以在汽車覆蓋件逆向開發(fā)過程中得到了越來越廣泛地 應用。我們選用的是德國 Steinbichler公司的COMET

15、光學測量機。 它的測量原理是基于局部三角形測量法。通過白光源將一束光柵投 影到被測物體表面上，由一 CCD鏡頭從所拍照片中獲取投影光柵的 信息，通過機械地連續(xù)改變光柵的形狀，從而將被測物體表面劃分 成一個個很小的像素點，進而可以從目標鏡頭 K1與K2之間的距離 b及角a和B通過三角形法求得每個像素點的三維坐標值。如圖2所示）。本貼包含圖片附件：我們之所以選擇COMET作為該解決方 案的測量設備，是因為它具有以下優(yōu)點： 它采用一個鏡頭，消除了因為一般光學測量機采用兩個鏡頭 所造成的陰影效應，從而提高了測量質(zhì)量。標定簡單。該測量系統(tǒng)一次標定，可長期使用，只有在更換 鏡頭或長途運輸之后，才需要重新標

16、定。它提供了特征拼合功能。對于特征多的小尺寸對象，可以利 用該功能提高測量效率，另外對于小尺寸對象，如果特征少，可以 通過人為制造一些特征來利用該功能，從而減少測量過程中獲取整 體測量坐標這一環(huán)節(jié)，提高了測量效率。測量精度高。因為該測量機采用了光柵轉(zhuǎn)換的專利技術，使 像素點的分布即不同于平行網(wǎng)格，也不同于旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格，而是兩者優(yōu) 點的綜合，所以提高了測量精度。采用 C50 /C100 VZ,測量精度可以 達 至U+/-20納M 。具有變焦功能。COMET測量系統(tǒng)提供了三種測量模式：高分 辨模式、標準分辨模式和 Zoom模式。所謂Zoom模式就是指在焦 點附近區(qū)域采用高分辨模式同，焦點區(qū)域之外的區(qū)域

17、采用標準分辨 模式。對于被測量表面上重要的局部細節(jié)用高分辨模式進行測量，對于被測表面上大部分同類曲面可以采用標準分辨模式進行測量。用 戶可以方便地在這三種測量模式間進行切換。點云密度大。在高分辨率模式下，一次可以測量130萬個點。測量方便。利用該公司提供的專業(yè)支架可以自由地改變鏡頭 的角度和位置。從而保證測量的最佳位置。在用 COMET測量機進 行測量之前，要先根據(jù)被測對象表面特征，確定整體測量方案，包 括以下內(nèi)容：確定拼合方法。COMET測量系統(tǒng)提供了三種拼合方法：參 考點拼合、聯(lián)系點拼合和特征點拼合。如果被測量對象表面特征 多，可以直接采用特征拼合以提高測量效率，如果表面光滑，可以 在表面

18、貼標記點，采用參考點拼合或聯(lián)系點拼合。如果被測量對象 尺寸很大，可以在整體采用參考點或聯(lián)系點拼合，局部采用特征點 拼合。確定測量步聚。因為光學測量機在提取點云數(shù)據(jù)時，最佳測 量角度和位置是確保測量點云品質(zhì)的關鍵，所以在測量前確定測量 的步聚是減少測量重復區(qū)域，提高測量效率的保證。點云處理技術直接由COMET測量的點云是個海量數(shù)據(jù)v幾十甚至上百兆個點），而且還存在重復測量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)測量誤差和隨機誤差 等，必須對點云進行處理。點云處理技術包括以下內(nèi)容： 點云過濾點云過濾在點云處理中有兩方面的作用，一是降低點 云密度，一是過濾點云中的噪聲點。常用的點云過濾方法有以下幾 種：曲率過濾法。也叫自適應過濾

19、法，即根據(jù)曲面曲率變化確定 點的取舍，在曲率變化平緩區(qū)域保留較少的點來描述曲面形狀，在 曲率變化急劇的區(qū)域保留較多的點。常用的算法是根據(jù)弦偏差 vChordalDeviation ）過濾點云。用這種方法過濾點云能很好地保持 曲面的形狀。高斯過濾法。即按照高斯算法進行點云過濾，這種方法的過 濾功能很強，但其缺點是較難保持曲面特征。球過濾法，是指過點云上一點生成一個指定半徑的球，過濾 掉球內(nèi)的所有點，再通過下一個保留點生成指定半徑球，過濾掉球 內(nèi)所有點，如此循環(huán)至到最后。點云三角化點云三角化就是指將雜亂無序的點云轉(zhuǎn)化成一組 有序的三角化面片。在生成三角化面片的過程中，COMETPIus軟件提供了三

20、角化面片的過濾功能，即過濾掉形狀不合理的三角化面 片，例如夾角過小的三角化面片，從而保證了所生成三角化面片的 質(zhì)量。三角化后的點云可直接用于生成加工代碼或快速成型。特征提取即從點云中提取規(guī)則曲面，如平面、球面、柱面、錐面等，以及提取曲面之間的理論交線等。這樣就可以提高后續(xù)曲面 重構的速度。點云分塊在后續(xù)的曲面重構中，經(jīng)常要用到曲面擬合功能， 而一個點云一般情況下不可能只由一個曲面來擬合，這就需要根據(jù) 曲面的構成，將點云進行分塊。利用CATIA的DSEvDigitalShapeEditor）模塊可以方便地將點云進行分塊曲面重構技術曲面重構是逆向項目中的一個關鍵環(huán)節(jié)。它不僅 是要再現(xiàn)造型人員或原有

21、產(chǎn)品的設計思想，還要修復或克服原有模 型上存在的缺陷。因此在進行曲面重構之前，應該對零件進行仔細 分析，主?？紤]以下耍點：確定設計的整體思路。面對點云數(shù)據(jù)，首先要周全地考慮好 先做什么，后做什么，用什么方法做，主要是將模型劃分為幾個特 征區(qū)，得出設計的整休思路。確定模型的基本構成形狀的曲面類型，這關系到在曲面重構 中所采用曲面重構方法和工具的選用。我們在汽車覆蓋件逆向設計 的曲面重構中，選用的是 CATIA軟件中的Freestyle模塊。之所以 選擇該模塊，是因為它具有以下方面的優(yōu)勢： 采用了 NURBS方法描述曲面。從而解決了自由曲線曲面與 初等解讀曲線曲面描述的不相容問題。另外，因為采用了

22、NURBS方法，在該模塊中，曲面由一組控制點來控制形狀，這樣就可以通過 編輯控制點靈活地改變曲面形狀，實現(xiàn)任意復雜形狀的曲面，提高 了造型能力。提供了曲面到點云的擬合功能。這樣就可以先利用此功能根據(jù)點云擬合出一個基礎曲面，再利用曲面編輯功能對該基礎曲面進 行局部編輯和光順，從而提高了曲面重構的效率。提供了曲面間的匹配功能。在 Freestyle中，不僅可以實現(xiàn)一個曲面到另一曲面之間的匹配，還能實現(xiàn)一個曲面到多個曲面之間的匹配。并能達到匹配后的曲面之間實現(xiàn)曲率連續(xù)，從而保證了A級曲 面 的 要 求。提供了多曲面的整體編輯功能，即一次編輯多個曲面，在編輯過程中保持曲面之間的連續(xù)條件。它提供了網(wǎng)格面

23、及風格掃描面的構造方法。這樣就可以按曲面形狀或原有產(chǎn)品的設計思想快速實現(xiàn)曲面重構。4.曲面評價方法曲面評價在車身覆蓋件逆向設計中包括兩方面的含義，一是評價曲面的品質(zhì)，即曲面是否達到A級曲面的要求，另一個含義是所重構的曲面與點云之間的誤差是否滿足要求。常用 的曲面品質(zhì)評價方法有以下幾種：反射線法vReflection Lines）本貼包含圖片附件：反射線的構成原理如上圖3所示，在光源Lc和視點Ep確定的條件 下，反射線由曲面上的一組點 P組成，點P在曲面上的法線方向N 分別與點P到光源的矢量a和與視點Ep所成角度相等。反射線的連 續(xù)次數(shù)比曲面連續(xù)次數(shù)小 1次。如果兩相鄰曲面上的反射線斷開， 則該

24、兩曲面最多點連續(xù)；如反射線有尖點，則曲面切矢連續(xù)；如反 射線光滑過渡，則兩曲面曲率連續(xù)。等照度線法vlsophote ）等照度 線的構成原理如上圖 4 所示，在光照方向一定的條件下，等照度線 由這樣一組點構成，這些點在曲面上的法向 N 與光照方向 L 所成角 度一致，即L?N= c, c為常量。常量c的取值從-1過渡到1，就生 成一組等照度線。等照度線的連續(xù)次數(shù)比曲面連續(xù)次數(shù)小 1 次，即 如果相鄰曲面上的等照度線是光滑過渡的，則這些曲面之間滿足曲 率連續(xù)。另外，等照度線的形狀也反映了曲面形狀的變化，如在球 面上，等照度線為圓形。 本貼包含圖片附件 : 高光線法 <HighlightLi

25、nes ）高光線法是在反射線法的基礎上發(fā)展出 來的。它的構建原理與反射線基本相同，不同之處是在高光線構建 過程中光源與視點重合。在數(shù)學描述中，高光線由這樣一組點 Xi 組 成，光線 L0 與點 Xi 在曲面上的法線 N 相交< 如圖 5 所示）。在 CATIA 的 FreeStyle 模塊中，除提供了以上三種曲面品質(zhì)評價方法 外，還提供了截面線法來分析曲面品質(zhì)。所謂截面線法，就是生成 一組平面與被分析曲面的截面線，通過分析這些截面線的曲率變化 和截面線之間的形狀變化來分析曲面品質(zhì)。作為 A 級曲面，截面線 的曲率變化應均勻，沒有多余拐點，截面線之間的形狀變化也應均 勻。針對逆向項目中誤差

26、控制的需求， CATIA 提供了距離分析工具 <DistanceAnalysis ），用不同的顏色表示重構曲面與點云之間的距 離。利用該工具，在進行曲面編輯時，可以使設計人員精確控制建 模誤差。 本貼包含圖片附件 :應用實例下面以某車型的發(fā)動機罩外 板< 如圖 6 所示）為實例說明用該解決方案進行逆向設計的步聚和 方法。 本貼包含圖片附件 :用 COMET 系 統(tǒng) 測 量 1> 確定測量時所用的拼合方法和測量的次序。發(fā)動機罩外板 表面特征較少，不能采用特征拼合，所以選用參考點拼合方法。采 用先中間后兩邊的測量順序以減少測量的累積誤差。 2> 獲得發(fā)動機罩外板的整體測量坐

27、標。首先在發(fā)動機罩外板 上放置標記點，比例尺和十字尺；再用數(shù)碼相機按一定的角度依次 拍照；然后將所拍照片導入處理軟件 AICON3D Studio 中進行處 理；最后生成位于車身坐標系下的參考點列表文件 3> 開始用 COMET 測量系統(tǒng)進行測量。在每次測量時，測量區(qū) 域內(nèi)應包含三個以上的參考點，這樣系統(tǒng)會自動完成拼合。按先中 間后兩邊的測量次序依次測量，至到測得所有的表面信息。 2. 進行點云處理 1> 整體匹配 <Global Matching ）整體匹配的 目的是進一步減少匹配誤差。 2> 后處理 <Post Processing ）在點云的后處理過程中，可

28、以過 濾點云，優(yōu)化點云，添補標記點區(qū)域，三角化點云等操作。 3>特征提取提取三角化點云的邊界線和中間的倒角曲面之間的理論交線。 4>輸出三角化點云的 STL 文件和所提取特征的 Scan 線的ASCII 文 件 3. 進 入 CATIA 軟 件 ， 進 行 曲 面 重 構 1>進入DSE模塊，生成X、Y、Z方向上的截平面 Scan線，如下圖 7 所示。 本貼包含圖片附件 : 進入 FreeStyle 模塊，按曲面分 塊進行曲面重構。先重構中間大面，再重構側(cè)面，最后重構中間過渡面，按發(fā)動機罩外板在 X方向上曲率的變化程度的不同，在X方向上將其分成兩部分曲面。在曲面重構過程中，利

29、用曲面到點云的 距離分析工具，通過編輯曲面控制點，使曲面與點云之間的最大距 離 不 超 過 指 定 的 建 模 誤 差。 3>分析曲面品質(zhì)。利用CATIA的Freestyle模塊提供的分析工具分析所重構曲面的品質(zhì)，要求曲面之間曲率連續(xù)，曲率變化均 勻，沒有多余拐點。分析結果如下圖8所示 本貼包含圖片附件：結束語逆向項目應用于車身產(chǎn)品尤其是車身覆蓋件產(chǎn)品的開發(fā)過程 中，可以大大縮短開發(fā)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量。逆向項目不僅僅是仿 形設計和制造技術，而是在原型產(chǎn)品的基礎上進行二次設計和加 工，是更高層次的設計技術。這一技術使產(chǎn)品模型得到精確的表達 和再現(xiàn)，為產(chǎn)品的進一步分析、優(yōu)化和制造確立了統(tǒng)一的

30、對象，在 產(chǎn)品快速設計開發(fā)和復雜型面數(shù)控加工方面都具有重大的意義。本 文希望通過提出一種逆向項目應用于車身覆蓋件產(chǎn)品開發(fā)過程中的 解決方案，對我國汽車產(chǎn)品開發(fā)提供一些借鑒和幫助。參考文獻：1 閆 華,林巨廣等。汽車覆蓋件逆向項目中的若干關鍵技術探討。 模 具 技 術 2001， No.2 P4-P7。2 .劉 陽,唐羅生等?？焖倌嫦蝽椖考夹g及其在產(chǎn)品開發(fā)中的應用。機械設計與制造 Feb,1999,No.1 P26-P28。麻簡要介紹CATIA曲面造型技術的主要功能以及汽車產(chǎn)品設計的特 點，結合排氣歧管設計實例探討了CATIA曲面造型設計的方法和要點。關鍵詞：CAD，曲面造型，汽車設計中圖分類號

31、：TH391.72 文獻標識碼： B 文章編號： 1008-35X(1999>03- 0053-031 概述 CATIA 是由法國 Dassault 公司開發(fā)的大型CAD/CAM應用軟件，后被美國的IBM公司收購。該軟件運行于IBM 的工作站上，驅(qū)動系統(tǒng)為 VM/CMS。與UG、EUCLID相比，該軟件 在曲面造型方面具有獨特的優(yōu)勢，因而廣泛應用于航天、汽車等行 業(yè)的復雜曲面造型設計中。汽車產(chǎn)品設計中很大部分零部件是由一系列復雜的空間曲面構成的，這些曲面是由不同曲率的空間曲 面相互連接而成，這種連接既要滿足零件功能、結構的要求，又要 光滑過渡，達到平順、和諧的效果。 CATIA 軟件的曲

32、面造型技術為 這類零部件的設計提供了先進、方便、快捷的手段，使汽車的設計 更趨完美，設計周期越來越短，極大地提高了汽車開發(fā)效率。2CATIA曲面造型原理與方法2.1曲面造型原理任意空間曲面可以看作是無數(shù)點的集合。如圖 1 所示，在 V 方向任意截面上選擇 M+1 個點為特征頂點，用最小二乘積逼近方法可生成一條曲線，該 曲線即為 B 樣條曲線。同樣，在 V 方向的不同截面上可生成一組 (N+1> 條 B 樣條曲線。用同樣的方法在 U 方向的不同截面也生成一 組(M+1>條B樣條曲線。兩組 B樣條曲線的直積可求得 B樣條曲 面。該曲面即為我們要描述的任意復雜空間曲面。其數(shù)學表達式 為：

33、圖 1 B 樣條曲面 P(U,V>=PijNik(u>Nj1(V> 1B 樣條曲線特征頂點越多、樣條曲線數(shù)量越多， B 樣條曲面與實際曲面 越接近，但同時計算量也越大 2。 CATIA 曲面造型的原理就是基 于上述曲面數(shù)學模型來描述任意空間曲面。在汽車產(chǎn)品設計中，一般采用B樣條曲面為雙三次B樣條曲面。2.2 CATIA主要曲面造型方法 CATIA 曲面造型技術主要有規(guī)則曲面造型和復雜曲面造型 兩種。規(guī)則曲面造型，如柱面、球面、管面由旋轉(zhuǎn)、拉伸等方式生 成，相對簡單，此處不作介紹；復雜曲面的造型設計是產(chǎn)品設計中 的難點和重點。 CATIA 軟件中復雜曲面造型即 SURF2、FREEFORM DESIGN、PATCH、NET 等功能提供了十幾種曲面造型方法，根據(jù)其 曲面構造的方式，分為以下幾類：1掃描曲面：發(fā)生線沿“脊線”運動掃過形成的曲面； 2 截面驅(qū)動曲面：控制各截面形狀 / 面積，按“脊線”運動形成的曲面；3連接曲面：以確定的控制線對兩個曲面倒圓形成的曲面；4填充曲面：在已有的曲面圍成的區(qū)域的空白處填充形成的曲面；5網(wǎng)格曲面：由一系列縱橫交錯的曲線逼近形成的曲面；6規(guī)律描述曲面：對構成曲面的某一特征量如角度、半徑、面積等按定義的規(guī)律變化形成的曲 面； 7 布爾運算曲面：對幾個曲面的布爾運算形成的曲面。 復雜曲面造型是以不