surfacer 建模实验指导

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1、第三章曲面造型实验3.1Surfacer10.5简介美国Imageware公司推出的Sufacer是一款具有强大的曲面造型功能的软件，被广泛应用于逆向工程、自由曲面设计和计算机辅助曲面检测。Surfacer的应用领域涵盖了汽车、航空航天、电子产品、模具等行业。它具有友好的输入输出接口，可以接受几十种数据格式，方便地与同类软件进行数据交流。它主要包括四大功能模块，即点处理、线处理、面处理和快速成型模块。同时还包括显示、编辑、检测等辅助功能。Surfacer10.5中包含了多种Entities，主要有点云(

2、cloud)、曲线(curve)、曲面(surface)、组(gourp)和图(plot)。ØCloud：坐标空间中单一的点或是一群点的集合、点群间可以相加、减。ØCurve：分为3Dcurve和2Dcurve。前者为独立在3D空间的曲线，后者依附于曲面。ØSurface：裁剪曲面和未裁剪曲面。ØGroup：由部分选择的Entities组成的集合。ØPlot：各种分析、对比特性图。例如点的法矢、曲线的曲率图、点与面的误差图、实体间的连续性分析图等。用Surfacer10.5进行模型重建主要可分为以下几个

3、大的步骤：1点云预处理首先要选择正确的数据格式，将扫描点云输入软件。l多视图拼合有时所测实体面积大，或测量角度多，采用激光扫描测量很难一次获取全部数据，往往需要多角度分别测量，然后再将数据拼合在一起。Surfacer对多角度测量数据进行拼合的具体做法是在被测实体的不同地方，分别粘三个小球。在分块测量时，要求每个测视图中都包含三个小球的点云数据。然后将各数据依次输入软件，用Circle-SelectPoints命令分离出所有小球的点云，通过Fitsphere拟合成球面。接下来要选取其中的一块视图做基准，将

4、要移动的不同视图的点云与其对应的球体分别组成一个族。打开StepwiseRegistration命令，选择要移动族的名称，将菜单中列出的两组小球的名称，对应叠加，就可将两视图并在一起。以此类推，从而完成多视图的拼合。最将拼合后的点云做加法运算，合成一个整体。l数据简化测量数据过密时，计算量大，会影响后面的操作速度，可选用Sample中的多种简化命令，去掉冗余点云。其中SpaceSamples对化简特征多的点云非常有效，它通过曲率计算，在平缓的区域，保留较少的点；而在特征较多的地方，保留较多的点。在简化的

5、同时有效地保留了特征，是一种优化算法。l数据平滑在测量时，多种因素会造成噪音点。从不同的角度观察点云的质量，杂点不多时，可用PickDeletePoint命令手动删除。对于质量较差的点云，可选用Smooth下拉菜单中的多种滤波命令，对点云进行平滑处理，去掉坏点，提高整个点云的质量。应注意，不同的点云应采用不同的滤波方式，不仅要去噪,还要有效地保持模型的几何特征。当数据在较小范围内有缺损时，Fill命令可按周围点云的曲率变化，进行有效的填充。l点云排序一般实物都用了多次测量的策略，导致点云杂乱无章。为了保

6、证后面生成曲线与曲面的质量，有时需要对点云排序。最常用SortbyNearest,通过计算点云之间的距离来确定点与点之间的几何关系。通过上述方法处理后的点云，可直接调用Polygonize命令，生成三角网格，保存为STL格式，用于快速成型。2特征提取和数据分割对数据进行分块，可将复杂的数据处理问题简化，有利于提高曲面拟合的精度。打开Densefeatureextraction中的SharpEdges菜单，通过计算曲率来提取区域划分的特征点。根据特征点，通过人机交互式的方法可以确定区域边界线。为保证后续过

7、程中重建曲面的质量，可以根据需要对特征线进行光顺检验。打开RadiusofCurvePlot菜单，观察调整曲线的曲率分布，对于变化较急剧的地方，要手工干涉。打开ControlPointsEdit菜单，选择调整的方向，通过拖拽控制点，来提高曲线的光顺性。3曲面重构Surfacer基于双精度NURBS来重构曲面，与实体模型完全集成，支持多种的曲面造型方法，如拉伸、旋转、放样、扫掠、边界拟合、点云拟合、曲面延伸、曲面裁剪等，同时还具有检测、修正、优化等功能。本指导书以一个柴油机进气道的测量数据为初始输入，给出

8、在Surfacer环境下建立该进气道的分片光滑B样条曲面模型的基本过程。其中包括数据拼合和简化的预处理部分，本指导书中略去，而是将重点放在根据点云数据构造B样条曲面这一难度较高的部分。本范例力求比较全面地涵盖Surfacer软件的主要功能，使读者对逆向工程曲面重建又一个相对全面的认识。但逆向工程软件的功能很丰富，仅一个范例是不可能完全涵盖的。要熟练地掌握逆向工程软件，需要具有良好的曲面造型背景知识和大量的实践积累。3.2Surfacer曲面