CATIA_逆向详解.doc

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目录第一章逆向工程系统1.1逆向工程定义1.2逆向工程应用1.3逆向工程系统1.3.1逆向工程系统框架组成1.3.2产品实物集合外形的数字化子系统1.3.3三维CAD模型的重建子系统1.3.4产品或模具的制造1.4本书结构安排第二章CATIA逆向工程建模基础2.1概述2.2CATIA曲线曲面基础2.2.1曲线2.2.2曲面2.3CATIA曲面的逆向重构2.3.1由曲线构造曲面的方法2.3.2由曲面派生曲面的方法2.4CATIA曲线，曲面的光顺评价和处理2.4.1参数曲线的几何连续性定义2.4.2参数曲面的几何连续性定义2.4.3工程实际中曲线，曲面光顺性评价和分析2.5CATIA逆向工程建模基本流程2.5.1CATIA逆向工程流程－几何形状造型点云2.5.2CATIA逆向工程流程－自由曲面造型点云2.5.3CATIA逆向工程的特点2.6CATIA用于逆向工程的主要模块功能简介2.6.1DSE数字编辑器模块2.6.2QSR快速曲面重构模块2.6.3GSD通用曲面造型模块第三章数字曲面编辑器3.1进入数字曲面编辑器3.2数字曲面编辑器功能简介3.3点云数据的导入导出3.3.1点云数据的导入3.3.2点云数据的导出3.4编辑点云3.4.1激活点云3.4.2移除点云3.4.3过滤点云 3.4.4特征线保护3.5点云的合并3.5.1点云的合并3.5.2网格面合并3.5.3点云与网格面的分割3.5.4网格面的分割与修剪3.6点云的对其与定位3.6.1使用罗盘对齐3.6.2使用约束对齐3.6.3使用对准球对齐3.6.4使用点云对齐3.6.5平移校正3.7铺面，补洞3.7.1铺面3.7.2偏移3.7.3重组边线3.7.4平滑网格3.7.5清理网格3.7.6补洞3.7.7删减网格3.8创建交线3.8.1曲线投影3.8.2截面线3.8.3点云交线3.8.4创建自由边线3.9创建曲线3.9.13D曲线3.9.2交线曲线3.10点云分析3.10.1点云信息3.10.2距离分析第四章快速曲面重构模块4.1进入快速曲面重构模块4.2快速曲面模块功能简介4.3点云编辑4.4创建交线4.5创建曲线4.6创建轮廓4.6.1创建规则轮廓4.6.2网格曲线4.7点云与曲线操作4.7.1曲线曲面的拼合4.7.2曲面的延伸 4.7.3曲线曲面的切割与修剪4.7.4曲线切片4.7.5调整节点4.7.6干净轮廓切割4.7.7边界倒角4.8划分点云4.8.1根据曲率划分4.8.2根据斜率方向划分4.9创建曲面4.9.1基本曲面辨识4.9.2拟合自由曲面4.9.3放样曲面4.9.4网格曲面第五章创成式曲面造型模块5.1模块的进入及功能简介5.2草图5.2.1进入草图工作台5.2.2草图命令简介5.3曲线架构5.3.1点5.3.2多重点5.3.3极值5.3.4直线5.3.5平面5.3.6投影5.3.7组合5.3.8反射线5.3.9相交5.3.10平行线5.3.113D曲线偏移5.3.12圆，圆弧5.3.13corner倒圆5.3.14connectcurve连接曲线5.3.15conic圆锥曲线5.3.16spline样条曲线5.3.17helix螺旋曲线5.3.18spine脊柱线5.4曲面架构5.4.1拉伸曲面5.4.2旋转曲面5.4.3球5.4.4圆柱面5.4.5偏移曲面 5.4.6扫描曲面5.4.7填充曲面5.4.8放样曲面5.4.9混合曲面5.5曲线，曲面处理5.5.1连接5.5.2修复功能5.5.3恢复曲面5.5.4分解5.5.5分割5.5.6修剪5.5.7边界线5.5.8提取几何形状5.5.9平移5.5.10选装5.5.11对称5.5.12缩放5.5.13仿射5.5.14坐标系变化5.5.15外推曲线5.5.16外推曲面5.5.17改变取向5.6约束5.6.1一般约束5.6.2以对话框方式定义约束条件5.7分析5.7.1连接性检查5.7.2曲线连接性检查5.7.3锥度分析5.7.4分布线曲率分析5.8基于曲面的实体特征生程5.8.1拉伸体5.8.2旋转体5.8.3增厚成体5.8.4封闭曲面成体第六章CATIA使用技巧及设计范例6.1点云预处理范例6.1.1点云预处理6.1.2小结6.2瓶子范例6.2.1创建交线6.2.2创建曲线6.2.3创建曲面 6.2.4小结6.3马鞍曲面范例6.3.1点云预处理6.3.2创建曲线6.3.3创建曲面6.3.4小结6.4车座范例6.4.1创建曲线6.4.2铺置曲面6.4.3生程实体6.4.4小结6.5盒子逆向范例6.5.1三角网格化点云6.5.2铺面6.5.3倒圆角操作6.5.4小结6.6汽车内饰件范例6.6.1三角网格化点云6.6.2曲面划分6.6.3顶部曲面6.6.4前部曲面6.6.5底部及环形曲面6.6.6修剪6.6.7侧部曲面6.6.8沟槽曲面6.6.9爪扣6.6.10凹台6.6.11小结 第一章逆向工程系统CAD：computeraideddesignRP：rapidprototyping快速成型系统CAM：computeraidedmanufacturePDM：procductdatamanagement1.1逆向工程定义反求工程，反向工程1.2逆向工程应用A对产品外形的美学有特别要求的领域B需要通过实验测试才能定型的工件模型C没有设计图纸或者设计图纸不完整D需要反复修改原始设计模具E很难用基本几何形状来表现与定义F新产品开发，创新设计G破损文物，艺术品修复，损坏零件的供应H服装，头盔的制造要与使用这身体为原始设计依据IRPM1.3逆向工程系统1.3.1逆向工程系统框架组成1.3.2产品实物集合外形的数字化子系统STL格式：StereoLithographyinterfacespecification快速成型机常用格式，有ASCII码和二进制两种形式，共定点规则，每一个小三角形与相邻的小三角形共用两个定点；取向规则，用小三角形平面中的定点排序来确定内表面或外表面，反时针的定点排序是外表面，右手法则取值规则，每个小三角形平面的定点坐标值必须是正数大量的数据冗余，存在空洞，裂缝，边重叠，面重叠，悬边，悬面，法向量不正确等Ibl格式：Pro/E专门用于逆向的格式，简单的ASCII格式1.3.3三维CAD模型的重建子系统 组织标准MS美国国家标准协会IGES初始图形交换标准CAM－I美国计算机辅助制造国际计划VBF实验性边界表示文件VAD德国汽车制造协会VDA－FSVAD曲面数据交换格式AEROS法国国家宇航局SET数据传输和交换标准U.S.AIR美国空军PDDI产品广义数据交换接口ESPEIT欧洲信息技术与发展战略计划CSD×ICAD接口DIN德国标准协会V66304VAD程序接口V4001特征边界接口ISO国际标准化组织STEP产品数据交换标准IGES格式：基本单元是实体，分为3类几何实体，点，直线，圆弧，样条曲线，曲面等描述实体：尺寸标注，绘图说明等结构实体：结合项，图组，特性等以ASCII码记录长度为80个字符的顺序文件元素边界模糊，数据交换不稳定STEP格式：StandardfortheExchangeofproductmodeldata不足：所有数据都是静态的，没有过程信息，产品的语意表达不足没有产品的参数化模型对特征之间以及特征与产品模型间的关系没有做具体约定特征的轮廓和形状，大部分是规则形状DXF格式Parasolid格式：包括点，边界，片，环，面，壳体，区域，体1.3.4产品或模具的制造1.4本书结构安排 第二章CATIA逆向工程建模基础2.1概述曲面型面数据散乱，曲面对象边界和形状及其复杂不是简单地由一张曲面构成，由多张曲面延伸，过渡，裁减构成，因而要分块多视拼合问题2.2CATIA曲线曲面基础2.2.1曲线方向：放样曲面对曲线的方向非常重要，方向箭头在沿曲线长度的3/4出显示出来节点：连线上两个跨度相连接的位置段：附属在曲线节点处的圆弧部分起始点和终点：开放时是两个点，封闭时是一个点控制点：小区域内影响及约束曲线形状的数学上的点，太多会产生褶皱，太少无法显示形状阶次：确定曲线的外形，曲线一般是4价，CATIA最多可用22价，直线是2价，圆弧或圆是3价参数间的相互关系：控制点数＝内部节点数＋自由度＋1阶次＝自由度＋1内部节点数＝段数－1控制点数＝内部节点数＋阶次＝段数－1＋阶次控制点的分布：均匀分布，用于平滑曲线非均匀分布，高曲率地方多用控制点2.2.2曲面法线：曲面有一个法线方向，正方向为曲面颜色，负方向为灰色节点和跨度：曲面由曲线创建时，曲面有与曲线一样的节点和跨度控制点：与曲线类似阶次：平面是2阶曲面，球体是3阶曲面，其他曲面大多是4阶U和V的方向：每个NURBS曲面都有四条边，在两条边之间相互垂直的地方被分为U、V方向，UV方向都有阶次，CATIA最多可用16×16阶次，一般平面2×2阶次，曲面最好不要超多6×6阶次，多了不容易控制 2.3CATIA曲面的逆向重构重构过程：曲面分割－选择合适的造型方法生成曲面－曲面质量评价（精度、光顺性）－曲面裁减、生成外表面－外表面光顺性评价曲面造型的两种方法：曲线构造曲面、曲面派生曲面2.3.1由曲线构造曲面的方法旋转曲面、线性拉伸面、直纹面、扫描面网格曲面：单向网格：由一组平行或者近似平行的曲线构成双向网格：由一组横向曲线和一组与它相交的纵向曲线构成边界曲面：四条边构成的封闭曲面填充曲面：N条边包围形成曲面2.3.2由曲面派生曲面的方法等半径倒圆曲面、变半径倒圆曲面、等厚度偏移曲面、变厚度偏移曲面、桥接曲面、延伸曲面、修剪曲面、拓扑连接曲面几种曲面成型的方法对比方法特点缺点Bezier曲面法整体逼近，具有对称性网格构造时控制多边形定点数目决定曲面的阶次，缺乏局部修改性B样条曲面法其阶次与控制定点数目无关，具有局部修改性，曲面片间无条件光滑拼接曲面片一般不通过特征网格的任意一个定点NURBS曲面法对标准的解析曲线和自由曲线提供了统一的数学描述，保留了B样条曲线的节点插入，修改，分割以及调整控制点等强有力的技术，具有修改权利子来修改曲线形状的能力计算量较大，影响软件的运行速度，耗费的存储较大，而且当权因子为零和负值容易引起计算的不稳定，导致发生畸变2.4CATIA曲线，曲面的光顺评价和处理2.4.1参数曲线的几何连续性定义两种度量：函数曲线的可微性，具有n阶连续导矢，其光顺性称为Cn参数连续性几何连续性，用Gn表示两曲线段相连，只要在连接点有相同的切线方向就认为是光滑的C0和G0相同，有公共连接点，位置连续G1：在公共连接处具有公共的单位切矢（弧长的一阶导矢）G2：在公共连接处具有公共的曲率矢（弧长的二阶导矢）2.4.2参数曲面的几何连续性定义G0和C0：曲面具有公共连接线G1：切平面连续性，当且仅当两曲面沿它们的公共连接线，处处具有公共切平面或公共曲面法线时G2：曲率连续，沿公共连接线，处处在所有方向都具有公共的法曲率2.4.3工程实际中曲线，曲面光顺性评价和分析2.4.3.1曲线的光顺性评价曲率梳G0-位置连续：端点重合，连接处的切线方向和曲率均不一致 G1-切线连续：在连接处切线方向一致（倒角工具过渡面均属于这种，因为圆周与表面的切点间的一部分作为倒角的轮廓线，圆的曲率是固定的，故产生G1）G2-曲率连续：即曲率相同，在相交处梳子的齿长和方向都一致，但梳子线可以不连续2.4.3.2曲面的光顺性评价高斯曲率、截面曲率、切矢、双向曲率、法向矢量反射线法：显示一线性光源由某一特定方向反射在曲面上的反射曲线，与视点有关高光线法：简化的反射线法，取消了视点等照度法：由曲面上具有相同光照度的点的集合所形成的曲线，检查曲面的连续性焦点曲面法：检查曲面的连续性和凹凸性等G0：连接处毫不相干G1：连接处是相连的，一个面到另一个面会发生很大的形变，相接的地方产生尖锐的拐角G2：连接处有一个过渡，不会产生尖锐的拐角产生曲面不光顺的主要原因：组成曲面的曲线不光顺组成曲面的曲线不合理曲面造型方法不合适2.5CATIA逆向工程建模基本流程产品设计的要求：数学模型的精度误差满足用户可交付的要求曲面内在的质量要求：连续性，光顺性曲面连续过渡的要求：尖角过渡曲面的流程路径要求曲面或局部协调性和对局部特征分界的合理性工程制造标准的要求模具拔模的工程制造符合性要求设计、质量和验证审核的可行性一般过程：点云－特征线－面－实体2.5.1CATIA逆向工程流程－几何形状造型点云点云格式：ASII，STL，IGS，IGES等输入点云（DES模块导入）－点云数据的预处理，生成或构制3D曲线线框（DSE）－由3D线框生成3D曲面（GSD和FS）－形成实体（partdesign）2.5.2CATIA逆向工程流程－自由曲面造型点云导入点云－3D轮廓线框－QSR成曲面－partdesign成实体2.5.3CATIA逆向工程的特点点和点云数据处理的高效率可以构建classA曲面（FS和automotiveclassA）可以根据需要快速构建calssB曲面（QSR）GSD曲面功能强大，并可进行可行性分析多样化检测工具（曲率分析，连续分析，距离分析）三角网格曲面直接进行3轴加工（SMG）以DMUSPA对数位模型进行空间干涉检测2.6CATIA用于逆向工程的主要模块功能简介DSE（Digitizedshapeeditor数字编辑器） SQR（Quicksurfacereconstruction快速曲面重构）GSD（Geverativeshapedesign通用曲面造型）FS（Freestyle自由曲面造型）2.6.1DSE数字编辑器模块导入点或者点云数据预处理点云数据：过滤，删减，空洞修补，对齐，合并点云三角面片网格化点云剖面生成扫描线（Scanline）由扫描线生成特征线或线框误差检测点资料的整理，为曲面重构做准备三角网格曲面划分后可直接进行3轴加工或快速成型点云与重构的曲面做误差检测和控制三角网格曲面划分后可直接进行DMU空间分析检测2.6.2QSR快速曲面重构模块重构可编辑的高精度曲面划分三角网格面片提取适用的曲面区域以特征边界与局部点云重构自由曲面区域辨别及重构基本几何曲面：平面，球面，圆柱面等品质检测及误差分析2.6.3GSD通用曲面造型模块根据做好的特征线或线框，结合产品结构，构造曲面对部分细节优化裁减，合并并生成高品质曲面误差检测 第三章数字曲面编辑器3.1进入数字曲面编辑器3.2数字曲面编辑器功能简介导入点云，清理点云，三角网格化点云，作点云剖面提取曲线，提取特征线，点云质量分析3.3点云数据的导入导出支持的格式：CGO，ASCI，Atos，Iges，Stl3.3.1点云数据的导入对话框 Format：选择格式Selectedfile：选择点云文件Statistics：显示点云信息Sampling（％）：设置取样比例，即加载的点数占原来点总数的比例Scalefactor：交线尺寸的比例FileUnit：导入点数据的单位Grouped：一次选择多个点云，选中时，表示自动合并称为单一点云3.3.2点云数据的导出3.4编辑点云激活，过滤，移除等操作3.4.1激活点云直接选择点云或者圈选点云来选择点云的部分区域作为工作区域对话框选择要编辑的点云－选择Mode－选择Level－选择TrapType－选择SelectedPartActiveAll：激活该点云的所有点 Swap：反向选择Mode中：Pick时，Level全部激活，TrapType和SelectedType不可用Trap时，Level不可用，TrapType和SelectedType激活Brush时，TrapType中（选择的方式）：Selectedpart中：InsideTrap：框选内ValidTrap：可取消该次选择，重新选择该点云激活非激活的点云可以再用激活来恢复3.4.2移除点云对话框跟激活点云一样移除后点云不能恢复3.4.3过滤点云数据太庞大，无需如此多的点曲率大的地方多用点对话框 Reset：重新过滤Homogeneous：数值为圆球半径，球内的点被过滤，球上的点保留Adaptative：根据点与点之间的玄偏量差量，把某偏差量以内的点都过滤掉，数值越大代表容许的偏差越大，过滤的点越多。曲面变化小的地方虑除较多的点，大的地方保留较多的点，一般建议适用该项Statistics：显示过滤的一些信息Physicalremoval：选择时，过滤的点将被删除不选择时，只能使用该对话框“Reset”项恢复所有点3.4.4特征线保护扫描线，保护后，移除和过滤操作中，不受影响对话框点击点云时，该点云的特征线都显示出来了（Unprotected）右键即可选择保护还是不保护Scal/Grid：扫描的特征线和网格Cell：表示一个点云，保护后，该点云不再能过滤和删除3.5点云的合并合并、分割、网格面的合并、分割、修剪等3.5.1点云的合并将多个点云合并为一个点云 对话框选择要合并的多个点云就行了3.5.2网格面合并将网格面合并对话框选择多个要合并的网格面就行了3.5.3点云与网格面的分割将点云和网格面分割成数个部分对话框 与激活点云类似3.5.4网格面的分割与修剪利用曲面、平面、曲线或其他网格对现有网格面进行修剪或分割对话框3.5.5投影点云对话框 3.6点云的对其与定位当物体太大，需要分几次扫描才能完成，就需要将几个点云定位3.6.1使用罗盘对齐对话框先点击要移动的点云，再选择目标点云，点击确定，Move的三个选项可选第一个：可以选择定位结果，有多种结果时点击该图表切换第二个：使用罗盘附着于点云移动和旋转第三个：恢复到开始的状态完成后生成一个新的点云，Points代表生成的新点云相对于原点云的点的数量比例3.6.2使用约束对齐使用配对的规则形状：点，线，面，圆柱，球等来对齐 选择要移动的点云，选择特征（点，线，面，圆柱等），再选择目标特征（点，线，面，圆柱等）3.6.3使用对准球对齐前后两次测量时测入重叠的部位作为对齐的记号，即校正圆球球的半径知道可输入，不知道系统会自动计算先选择要移动的点云－目标点云－要移动点云的参考球－OK－点击要移动点云参考球的位置复制一份出来，保留原来的点云3.6.4使用点云对齐3.6.5平移校正3.7铺面，补洞对处理好的点云进行铺面铺面：将点云铺成网格偏移：将铺好的网格偏移补洞：若铺面出来的网格有破洞，就需要补洞3.7.1铺面对话框 3DMesher：具有复杂点云的铺面方法Sag：可以减少密集点云铺面时的三角形数量，和点云经过过滤后在铺面有相同的效果，0时全部点都铺面2DMesher：形状比较平滑简单的点云，即点云的形状可以靠投影在一个平面内表示，需要选择一个平面作为参考面，平面的方向决定网格质量的好坏Neighborhood：设置大小后，产生一个小球，该小球内的3个点才能铺面，即半径越大，铺面越多，半径越小，球内的点越少，铺面越少Display：显示网格的方式Shading：网格打光的情形Triangles：单纯显示三角网格Smooth：使打光后的网格相对比较平滑Flat：每个三角网格独立成面3.7.2偏移偏移网格面对话框 选择要偏移的网格面，输入数值就可以了Createscans：偏移后网格上会生成边界扫描线3.7.3重组边线不更改网格定点数目，通过转换网格的边线修正网格的边线，重组三角网格，使网格更加平滑，有利于后续工作对话框Depth：范围：0～10，表示调整的幅度该命令可以重组多次3.7.4平滑网格有时由于测量精度的问题，导致点云边界很不平滑，导致由点云产生定的曲线质量很差，可用该工具弥补对话框Coefficient：0时，不移动点；1时，移动到理论计算的位置MaxDeviation：允许调节的最大位置 3.7.5清理网格清理不规则面片，如三个定点存在多个面片，多个面片共用同一条边界，部分孤立的小面片等对话框Previewcolors：可以选用不同的颜色标识出来，便于观察Structure：对孤立的面片进修整3.7.6补洞对话框点击点云后会出现一些标记V：修补该洞X：不修补该洞点击V、X可以更改修补还是不修补3.7.7删减网格若一些面仅用较少的网格就能表征，那么就不需要那么多网格，可以用该工具完成简化网格 对话框ChordalDeviation：可以很好地保持网格面的特征EdgeLengh：得到的三角网格划分比较细，且比较规整，但是曲率变化大的地方精度比较低Minimal：删减时的最大误差TargetPercentage：保留三角网格的百分比3.8创建交线曲线投影将空中的曲线投影到点云上，截面线是点云与断面的交线，手动绘制根据点云的绘制曲线，等方法的曲线3.8.1曲线投影将空中的曲线离散化，再投影到点云上若将曲线投影到点云上，则只能选择Alongadirection；若投影到网格面上，则还有NormalSag：设置曲线的离散程度Workingdistance：投影延伸的距离，数值越小越精确Cruvecreation：不选，产生交线选择，产生曲线，无交线3.8.2截面线获得断面交线 Number：分割点云平面的数目，Infinite，无数个Step：面与面的间距InfluenceArea：平面向两侧延伸的距离，若点云较稀，可能大距离内无相割的面选择平面后，可右击该平面，调整平面的位置3.8.3点云交线分别选择要建立曲线的点，双击完成3.8.4创建自由边线将网格的边界提取为交线点击点云后出现V、X标记，V标识创建，X标识不创建Curvecreation：标识创建为曲线 Distinct：将所有边界单独存在Grouped：所有边界称为一体3.9创建曲线3.9.13D曲线通过点：用鼠标选择点成曲线控制点：鼠标选择点作为控制点来创建接近点：鼠标选择点，N表示阶数，可以右键改变，曲线是singlearc创建完成后，双击该曲线任可以编辑3.9.2交线曲线将交线转化为曲线 Smoothing：设定误差范围内，将交线上的点平滑排列Tolerance：交线与曲线之间的最大公差值可显示最大公差值Max.Order：设置生成曲线的最大阶数Max.Segments：曲线上两分割点之间的最大段数可显示曲线的阶数和段数SplitAngle：曲线判断尺度，若交线变化角度大于此值，自动切断称为两条曲线，Point为两短曲线的连接出，可设置其连接方式Interpolation：交线上的点之间经过插值运算插入点，再由这些点生成曲线3.10点云分析信息和距离分析3.10.1点云信息显示点云的一些信息3.10.2距离分析 选择多个时，按住Ctrl键可变点：可以在第一组测量元素上移动鼠标，动态显示该点到第二组元素的距离，还显示两个测量元素之间的最大，最小值第六章数字化外形编辑器（DSE）CATIAV5的数字化外形编辑器（DSE）提供数字化数据的输入、清理、组合、截面生成、特征线提取、实时外形及指令分析等功能。此模块用于逆向工程的前期，即在数字测量之后，CATIA其它过程之前。这些后续CATIAV5应用有：CLASSA曲面重建（利用FSS），直接多边形加工（利用CATIAMachinist），CAD环境下的电子样机空间分析（利用SPA），风格设计细化过程中的可行性检查（利用GSD），电子样机的早期加工过程仿真等。6.1相关的图像菜单CATIAV5的数字化外形编辑器（DSE）模块由如下图标菜单组成：输入点云(CloudImport)、输出点云(CloudExport)、点云编辑菜单(CloudEdition)、创建扫描线菜单(ScanCreation)、创建曲线菜单(CurveCeation)、复位菜单(Reposit)、图象操作菜单(Operation)、分析菜单(Analysis)及上色菜单（Tessellation）等，下面将详细介绍各菜单用法：6.1.1点云输入(CloudImport)和点云输出(CloudExport)点云输入(CloudImport)和点云输出(CloudExport)是告诉你怎样输入/输出一个或多个描述数字化点的文件，提供多种文件输入/输出格式。满足CATIAV5用户逆向造型的需要。（图标如下所示）CloudImpor点云输入CloudExport点云输出　 6.1.2点云编辑菜单(CloudEdition)点云编辑菜单(CloudEdition)为用户提供如何对点云进行操作编辑的手段，方便用户对点云过滤、删除及部分激活。（图标如下所示）。Activating激活Filter过滤Remove删除6.1.3创建扫描线菜单(ScanCreation)扫描线生成菜单(ScanCreation)生成扫描线PlanarSections平行截面线CurveonCloud投影扫描线ScanonCloud点云扫描线6.1.4创建曲线菜单(CurveCeation)CATIAV5为用户提供了丰富的曲线生成功能，在数字编辑器模块中能够根据用户需要生成平面曲线、空间曲线。（图标如下所示）CurveonPlane平面曲线CurveinSpace空间曲线Curvefromscans扫描曲线6.1.5图象操作菜单(Operation)CATIAV5为用户提供点云合并分割手段。（图标如下所示）Merge合并MergePolygons合并多边形SplitaPolygonoraCloud分割多边形或点云6.1.6上色菜单（Tessellation）CATIAV5为用户提供的方格上色菜单如下所示。Tessellate上色Offset偏置6.1.7高级菜单CATIAV5为用户提供的高级操作工具。（如：点云定位）图标如下所示。AlignwithCloud点云定位AlignwithSurface曲面定位Alignusingsphere球定位UseAlignTransformation使用转换定位 FlipEdges尖边FillHoles填洞DistanceAnalysis距离分析6.2数字化外形编辑相关功能介绍本节将详细地介绍数字化外形编辑相关的功能及各功能在实际点云编辑中的应用。6.2.1输入点云(CloudImport)点云的输入是将其他格式数值化数据调进CATIA，是进行逆向造型的第一步，其他操作都建立在此基础之上。操作步骤：1）点击输入（Import）图标，点云输入(CloudImport)对话框出现；2）在格式（Format）区域选择输入文件格式；（CATIA为用户提供多种文件输入格式，例如：Asciifree;Atos;Cgo;Hyscan;Iges;Kreon;Stl等等。）3）在文件选择区选择输入文件并指明文件路径文件名与路径文件格式4）选项(Options)区：a) 取样（Sampling）：按百分比例显示。取样数字就是输入点云、扫描线等数字化文件按百分之几取样a)比例因子(Scalefactor)：输入文件按输入比例缩放输入模型b)文件单位（Fileunit）：输入数据采用的单位，与其他选项关系不大5)统计（Statistics）：如果打开此开关，则显示输入文件相关信息，否则不显示6）点击运用（Apply）：显示点云7）此时点击刷新（Update）：将显示输入点云的边界框，通过拖拉边界框的绿色箭头调整要输入的大小注意：边界框尺寸与可见点云尺寸一致如果打开代替（Replace）按扭，将用新的点云代替当前点云。8）一旦满意输入点云，点击Ok确认，生成的元素将增加到结构数上说明：编辑器能够记住上次输入文件路径。根据输入文件格式的不同，点击More，还会显示更多的信息。6.2.2点云输出（CloudExport）在实际应用中，需要将CATIA中的点云用不同格式输出，CATIA也支持点云的输出。当所输出的是扫描线，以扫描线输出；当所输出是点云，以点云输出；当既有点云，又有扫描线时，将以扫描线输出。具体操作步骤：文件路径文件名文件格式1）选择要输出的元素，然后点击输出(Export)图标，输出对话框出现 1）打通存贮文件的路径2）输入文件名3）选择存贮文件的格式（例如：Ascii;Stl;Cgo）4）点击保存（Save），新文件存入硬盘；点击取消（Cancel），则不保存。6.2.3击活部分点云(Activating)在处理较大的点云数据时，工作焦点只是一个较小的范围，为了节省计算机资源，CATIA允许用户只击活工作区域点云，而其他部分点云被隐藏。操作步骤：1）点击激活(Activate)图标和一片点云，激活点（Activatepoints）对话框出现有效激活选择保留圈定类型拾取标准圈定拾取交换激活所有 对话框中的运用(Apply)按扭被有效激活（Validtrap）按扭代替有以下三种方法激活工作焦点a)拾取(Picking)单个元素激活区：挑选要工作的焦点区域，点击OK确定选择的区域b)圈定(Trap)单个激活区：挑选要工作的焦点区域，通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击OK确定选择的区域c)圈定(Trap)多个激活区：挑选要工作的焦点区域，通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击有效圈定，使之有效，重复以上操作，直到需要的点云都激活，点OK确定激活区。若用拾取(Picking)单个元素激活区，你可以根据水准(Level)选项直接激活：水准(Level)：①点（Point）②扫描线或格子（ScanorGrid）③点云单元(elementofacloud)④整个点云（globalcloud）若用圈定(Trap)激活区，你可以根据圈定类型（TrapType）圈定激活区圈定类型（TrapType）：①矩形（Rectangular）　②多边形（Polygonal）　③开槽形（Spline）注意：a)只要没有双击圈定的多边形，就能操作取消与重做b）在挑选过程中，激活的点是用红颜色显示c）在默认情况下，圈定线是用2D显示，若旋转模型，则3D显示d）能够修改圈定区域通过拖动绿色箭头e）能够生成多区域激活区，通过多次点击有效圈定f）如果你圈定模型一部分，然后点击交换（Swap）按扭，则有效的部分是你未　　　　　　　　　　　　　　　圈定的那部分２）能够选择保留部分　　a)圈定线之内　　　　b)圈定线之外３）能够通过选择部分点云召回全部点云：a)激活所有（Activateall）b)交换（Swap）如果激活的是完整点云，则显示自由边，否则不显示。6.2.4过滤（Filter）在处理许多数字化点云时，遇到数字化点密集，我们可以用CATIA中的过滤功能对点云进行处理，滤除多余的点操作步骤： 1）点击过滤（Filter）图标和需要过滤的点云，过滤对话框出现2）选择过滤类型：a)均匀(Homogeneous)b)适度(Adaptative)如果选用均匀(Homogeneous)过滤：则在过滤点云上出现一个绿色的过滤球，可以在均匀对话框中改变球的半径，也可以改变球的位置用鼠标点击点云。过滤原理：在球沿点云运动中，凡是在球里面的点将被一个点代替，其余点被隐藏。注意：球的半径不能小于收集点云的步长如果选用适度(Adaptative)过滤：则在适度过滤对话框中的数字所表示的意义是点云过滤的弦差。用这种方法过滤，在平坦面将有较多的点被隐藏，而在曲率变化较大的地方将隐藏较少的点，这样可以突出曲率变化区域。注意：当弦差为零时，可以恢复被隐藏的点3）每点击一次Apply，点云和统计（statistics）区信息都会刷新一次4）打开物理删除（Physicalremoval）选项，将删除被隐藏的点5）点击OK，完成操作。说明：a)当物理删除（Physicalremoval）选项关闭时，所有过滤点只是隐藏，而不是删除b)不能过滤多边形c)点云过滤后不能取消 a)当你过滤扫描线或格子时，实际上是扫描线或格子隐藏，新的扫描线或格子生成b)被物理删除的点不能恢复6.2.4删除(Remove)删除在点云处理特别有用，你可以删除不需要的点，对点云进行清理，方便后面造型处理。操作步骤：1）点击删除图(Remove)标和点云，删除对话框出现2）有以下三种方法选取要删除的区域：a)拾取(Picking)单个元素删除区：挑选要工作的焦点区域，点击OK确定选择的区域b)圈定(Trap)单个删除区：通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击OK确定删除的区域c)圈定(Trap)多个删除区：通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击有效圈定，使之有效，重复以上操作，直到要删除的点云都选上，点OK确定删除。若用拾取(Picking)单个元素删除区，你可以根据水准(Level)选项直接删除：水准(Level)：①点（Point）②扫描线或格子（ScanorGrid）③点云单元(elementofacloud)④整个点云（globalcloud） 若用圈定(Trap)删除区，你可以根据挑选类型（TrapType）圈定删除区挑选类型（TrapType）：①矩形（Rectangular）　②多边形（Polygonal）　③开槽形（Spline）注意：a)只要没有双击圈定的多边形，就能操作取消与重做b）在挑选过程中，删除的点是用红颜色显示c）在默认情况下，圈定线是用2D显示，若旋转模型，则3D显示d）能够修改圈定线通过拖动绿色箭头e）虽然删除和激活对话框相似，操作也大体相同，但还是有细微差别：①删除的点不能恢复②所有自由边都显示6.2.4平行截面线（PlanarSections）该功能是用一组平行面截点云产生截面线，具体操作步骤：1）点击平面截面线（PlanarSections）图标和做截面线的点云，平面截面线对话框出现参考面限制线对话框自己默认参考平面、截面数和步长。自己定义参考平面是非常有用的，能定义任何位置的参考平面；另外，在固定（Fix）区可以选用是用步长定义截面线，还是用截面数定义截面线 1）根据需要，在平面定义（PlaneDefinition）区挑选参考面类型：a)选预先定义平面XY平面；XZ平面；YZ平面b)点罗盘按扭，根据罗盘的方向选择参考面c)点平面按扭，将一个已存在的平面作参考平面d)点截面导线按扭，选择一条曲线，截面线将与此曲线正交2）参考面确定后，可以改变它的方向通过拖动参考面中心绿色箭头，也可以按交换(Swap)按扭改变方向。3）如果需要，你可以在任何面上挑选一条或者两条曲线作为限制线，选第一条曲线，则它的名字将出现在FirstCurve区域，选第二条就出现在SecondCurve区域。若用另外一条限制线替代已选的限制线，击活被代替线区域，然后选替代线。4）定义切割面：a)用步距定（Step）义切割面①打开固定（Fix）区的步距（Step）②在步距（Step）对话框中输入步距③在数量（Number）对话框中输入切割面数或者拖动绿色箭头达到你需要的面数。（数量对话框的数字会自动更新）b)用数量（Number）定义切割面①打开固定（Fix）区的数量（Number）②在数量（Number）对话框中输入数量③在步距（Step）对话框中输入步距或者拖动绿色箭头达到你需要的步距。（步距对话框的数字会自动更新）你能够打开无限制（Infinite）截面选项，（尤其在模型较大时，此选项非常有用）在荧屏上显示的平面仅仅代表参考面的位置，你需要定义截面步距5）切割面影响区（InfluenceArea）：当点云较稀时，截面可能与点云不相交，切割面影响区就是指如图黄颜色所包含点的区域，根据需要自己定义区域的宽窄 1）截面线类型：a)独立型（Distinct）：每条截面线都独立地出现在结构树上b)成组型（Groupedintooneelement）：形成的截面线以组的形式出现在结构树上2）点击Apply，然后OK，截面线名字出现在结构树上。虽然在点云上形成截面线是简单快速，但是效果没有在多边形作的好；截面线可以以ASCII的文件格式输出。6.2.4点云曲线（CurveonCloud）将曲线投影到点云上所生成的线。具体操作步骤：1）点击点云曲线图标（CurveonCloud），出现曲投影对话框2）选择投影线和目标点云3）运用罗盘选择投影方向：将罗盘移到要投影的曲线上，拖动罗盘选择方向，此曲线将沿罗盘W-轴投影；或者确定罗盘选项“锁定平行屏幕方向”是激活的，并且你想投影的模型平面曲线也是平行屏幕。 1）如果目标是点云，为投影线确定离散点数。例如：10或202）如果目标是点云，你可以设定焦点距离，输入的曲线是离散的，而每个离散点又投影到点云上，焦点距离就是离散点之间投影到点云间的距离3）如果目标是一个多边形，你可以设定弦差，这条投影曲线通过弦差进行离散，而且每个离散点根据弦差投影在多边形上。4）点击Apply，刷新结果，OK确定结果，扫描线出现在结构树上。6.2.4生成扫描线(CreatingScansonCloud)1)点击创建扫描线(CreatingScansonCloud)图标和点云2)在点云上点击点，即可创建扫描线3)双击退出操作，扫描线出现在结构树上注意：a)在选点时，经常用到取消和重做b)一条扫描线不能在几片点云上生成c)如果按住Ctrl键移动指针，扫描线被显示6.2.5平面曲线（CurveonPlane）1）点击平面曲线（CurveonPlane）按钮2）用3D罗盘定义，或者选一个预先生成面作为曲线生成面3）通过平面对话框定义曲线生成方式：a)选通过点（ThroughPoints）类型：此曲线是通过每个点的多圆弧曲线b)选逼近点（NearPoints）类型：此曲线是单圆弧曲线，光滑通过所选的点c)选控制点（ControlPoints）类型：所选的点是此曲线的控制点 d)如果点击封闭图标：将生成封闭曲线1）能从显示框中选一个显示类型a)如果分析曲率，点击曲率分析图标b)点击显示或隐藏网格图标，显示或隐藏平面网格a)点击第三个图标，显示曲线和选点之间的距离（仅在逼近点（NearPoints）类型中有用）2）在空间或几何体任选一点作为曲线的起始点3）通过鼠标选择曲线要经过的点，当移动鼠标时，曲线的边界能够预览4）双击鼠标或OK对话框，曲线生成在结构树上注意：a)当控制点少于六点时，可以生成一条单圆弧曲线，若多于六点，系统自动转化多圆弧曲线b)只要点击第一点，曲线所在平面就不能修改c)不能生成封闭曲线，若不点封闭图标d)能生成与生成平面成特殊角度的对称曲线：①点击对称（MirrorSymmetry）图标，在生成平面上显示一条通过第一点的轴线，显示的数字是一个与生成面成的角度②可改变角度数值通过右击角度数值编辑角度调节器，或者通过操纵器直截改变对称轴③移动指针，点击希望移动的第二点，对称轴能预览6.2.10创建空间曲线（CurveinSpace）1）点击空间曲线（CurveinSpace）图标，几何曲线对话框出现2）通过平面对话框定义曲线生成方式：a)选通过点（ThroughPoints）类型：此曲线是通过每个点的多圆弧曲线b)选逼近点（NearPoints）类型：此曲线是单圆弧曲线，光滑通过所选的点c)选控制点（ControlPoints）类型：所选的点是此曲线的控制点d)如果点击封闭图标：将生成封闭曲线封闭图标曲线属性生成方式显示类型 1）能从显示框中选一个显示类型a)如果分析曲率，点击曲率分析图标b)点击显示或隐藏网格图标，显示或隐藏平面网格a)点击第三个图标，显示曲线和选点之间的距离（仅在逼近点（NearPoints）类型中有用）2）移动指针，点你想通过的点，在几何体上有小圆点，它让修改点击点的位置3）点击OK，曲线生成在结构树上注意：a)使用控制点类型时，控制点少于六时生成单圆弧，多于六时生成多圆弧b)不能生成封闭曲线，若不点封闭图标6.2.11形成扫描曲线（Curvefromscans）分割角类型精度1）点击形成扫描曲线（Curvefromscans）图标，扫描曲线对话框出现2）选择一组扫描线，一组临时的曲线出现在扫描线上，显示曲线与扫描线偏差的最大值和最小值3）减少精度要求将减少偏差值 1）修改曲线生成类型a)光滑（Smoothing）：曲线被光滑生成通过扫描线所支持的点b)插补（Interpolation）：曲线被插补生成通过扫描线所支持的点插补（Interpolation）光滑（Smoothing）2）定义分割角：如果曲线到达此角，分点显示，曲线分成两条3）点击OK，曲线生成，加到结构树上6.2.12合并点云（MergingCloudofPoints）1）点击合并（MergingCloudofPoints）图标，点云合并对话框出现2）选择需要合并的点云，点云清单出现在对话框里3）从合并清单中删除一片点云：激活清单要删除点云的名字，打开删除选项4）替代一片点云：从清单中删除被替代的点云，然后选替代点云 1）点击OK，点云合并完成，新的名字出现在结构树上6.2.13合并多边形（MergingPolygons）1点击合并多边形（MergingPolygons）图标，多边形合并对话框出现1）选择需要合并的多边形，多边形清单出现在对话框里2）从合并清单中删除一片多边形：激活清单要删除多边形的名字，打开删除选项3）替代一片多边形：从清单中删除被替代的多边形，然后选替代多边形4）点击OK，多边形合并完成，新的名字出现在结构树上6.2.14分割多边形或点云（SplittingPolygonsorClouds）1）点击分割多边形或点云（SplittingPolygonsorClouds）按钮，分割多边形或点云对话框出现2）选择一个需要分割的点云或多边形3）挑选分割部分，此操作与激活操作一样4）点击OK，分割完成 说明：a)原始元素仅仅被隐藏，新分割成的两元素加在结构树上b)加在结构树上的两元素，Split1是原始元素剩下部分，Split2是原始元素被选的部分a)如果选择的是空的或者是全选，则不产生新的分割元素b)恢复原始元素：①将原始元素从不显示转化到显示②运用合并，将分割元素合并在一起6.2.15显示选项（DisplayOptions）1）点击显示（DisplayOptions）图标，显示对话框出现点扫描线或网格多边形2）选择需要修改的点云，（CATIA建议根据云的类型选择显示类型）3）如果是点云：a)从列表中选出代表点的符号b)利用取样（Sampling）选项，选择点云按百分之几显示，默认值为100% 取样（Sampling）=25%取样（Sampling）=100%如果是扫描线或网格：a)作为点线或作为点显示b)显示它们方向性（未实现）如果是多边形：a)三角边显示b)自由边显示c)用粗白线显示不重叠的面和它们的顶点c)如果用三角形显示，并且三角形接受非重叠边，那么它们的边将作为规则的白线显示；在上色情况下，如果要求显示自由边，则用黄色d)光滑显示说明：a)如果激活的仅仅是部分点云，自由边将不显示b)如果删除一部分点云，剩下部分的自由边将显示a)能改变一个元素的颜色，在属性的图解选项内6.2.16上色（Tessellate）1）点击上色（Tessellate）图标，点云多边形面对话框出现2）选择一片点云，一个与模型相适应的近似数出现在邻近对话框中，此数值所代表的意义是：显示的三角形面最大边的距离，它依赖点云的离散程度。对话框中的数值根据需要更改，在点云中形象化为一个绿色球，能够改变球的位置通过鼠标的点击点云 邻近显示1）打开显示选项：a)三角形（Triangles）：用三角形显示多边形b)上色（Shading）：模拟事物表面显示，有两种显示类型：①扁平（Flat）：光线与三角形法向一致②光滑（Smooth）：光线将与三角形切向一致，给人高质量的感觉2）打开网状（Mesher）选项a)3DMesher：这是一个复杂的多边形计算，这个计算时间随着模型的尺寸和复杂程度而增加。在做此操作时，最好预先过滤b)2DMesher：快速简单获得多边形面3）点击Apply刷新结果，点OK就获得一个新多边形面说明：增加邻近数值可以提高多边形面的质量和减少孔洞的产生，但是找到一个既没有孔洞，又没有产生多余三角形面的邻近数字是比较困难的6.2.17偏置多边形（OffsettingthePolygon）1）点击偏置（OffsettingthePolygon）图标，偏置多边形对话框出现2）选择多边形3）输入偏置数，偏置多边形被显示，绿色箭头代表偏置矢量4）若打开创建扫描线，则生成自由扫描线5）点击Apply刷新结果，点OK完成此操作，偏置多边形加在结构树上 6.2.18FlipEdges1）点击FlipEdges图标和一片云，尖边对话框出现2）输入FlipAngle这个角度是两个三角形共同边旋转的角度3）点击Apply，FlipEdges将高亮度显示ProposedflippededgesOriginalmeshingFinalresult4）OK，完成操作6.2.19填洞（FillingHolesonPolygons） 1）点击填洞（FillingHoles）图标和一个多边形面2）点一个多边形面，指针靠近孔洞的边，出现一个白色三角形，点三角形，洞被填上3）双击退出此操作说明：a)可以取消，但不能重做b)孔洞必须封闭c)孔洞必须小d)孔洞几何重心不能超出孔洞a)白三角形边靠近几个孔洞时，只能填一个孔洞6.2.20定位点云（AligningClouds）1）点击云定位（AlignwithCloud）图标或面定位（AlignwithSurface）图标，对话框出现选择显示 对话框中的运用(Apply)按扭被有效激活（Validtrap）按扭代替有以下三种方法激活工作焦点a)拾取(Picking)单个元素激活区：挑选你要工作的焦点区域，点击OK确定选择的区域b)圈定(Trap)单个激活区：通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击OK确定选择的区域c)圈定(Trap)多个激活区：通过拖拉圈定线修改圈定区域的大小，点击有效圈定，使之有效，重复操作，直到需要的点云都激活，点OK确定激活区。若用拾取(Picking)单个元素激活区，你可以根据水准(Level)选项直接激活：水准(Level)：①点（Point）②扫描线或格子（ScanorGrid）③最小点云单元(elementofacloud)④整个点云（globalcloud）若用圈定(Trap)激活区，你可以根据挑选类型（TrapType）圈定激活区挑选类型（TrapType）：①矩形（Rectangular）　②多边形（Polygonal）　③开槽形（Spline）1）将要移动的点云作为第一片点云（实际上是移动的点云被复制）2）选择目标点云或目标面3）定义点云共同特征（这些共同特征可能是一些球面、圆、平面等）若打开选择显示按扭，仅仅显示定义的点如果目标是面，则不要定义共同特征5）点击OK，数字编辑器将计算移动点云，并出现如下对话框：回答YES：数字编辑器将这部分点云按重心、惯量轴线和位置的顺序定位回答NO：数字编辑器将这部分点云按位置定位。推荐用此种方法说明：若回答YES：a)能重复操作定位过程，但移动点云不能自动移动b)点云的定位不包含大量点 a)两块点云的边界应尽量相同若回答NO：a)点云可能包含大量的点b)圈定区域包含的点尽量相同在以上实例中，目标点云上圈定的点应比移动上的点要多；可以用距离分析目标点云与移动点云的偏差6.2.21球定位点云（AligningCloudsusingSpheres）点击球定位（AligningCloudsusingSpheres）图标，定位对话框出现1）将要移动的点云作为第一片点云（实际上是移动的点云被复制），然后目标点云2）在移动的点云上选球，点击OK确认如果知道球的半径，打开约束，输入半径，数字编辑器将以输入的数字为半径计算球如果不知道球的半径，点击第一个球，数字编辑器将计算这个球半径并刷新数字对话窗口。若打开约束选项，则另外球的半径与第一个球的半径相同打开选择显示项，仅仅被定义的球显示3）在第二片点云重做第3）步，点击OK即可说明：a)点云定位完成后，可以用距离分析检查两片点云贴合b)我们推荐在选球方向时与球正交(如图绿线所示),尽量选球中心位置c)对扫描线、多边形、网格同样能用球定位 6.2.22距离分析(DistanceAnalysis)1）选择一个元素或一组元素，2）点击，出现如下对话框：3）选择第二组元素，此时系统按选择类型和显示方式进行距离分析。●若RunningPoint选中，系统显示指针所指点与另一组元素的投影点具体距离。●点击反向分析按钮(invertAnalysis)可将分析结果在另一元素上显示。●距离分析类型(Type)有四种：1）垂直距离(Normaldistance)：按另一组元素的垂直距离计算2）指定方向距离(Distanceingivendirection)：按指定投影方向计算距离3）投影距离(Projecteddistance)：仅适用于两条曲线，计算两曲线投影至一指定平面后的垂直距离 4）平面距离（Planardistance）：计算一条曲线与包含此曲线的平面与曲面交线的距离●当选定指定方向距离(Distanceingivendirection)时，投影(Projection)选项可选分别有：1）沿X方向2）沿Y方向3）沿Z方向4）沿当前罗盘方向●点击显示二维距离分析图表。●点击表示用多种颜色显示对应的距离值。●点击表示用有限颜色显示对应的距离值。●点击More选项，出现更为详细的显示选项：1）以颜色显示距离区域(Colorscale)2）显示最小最大值(Min/Maxvalues)3）显示点(Points)4）柱状线显示(Spikes)自动显示比例反向显示显示柱状线连接线5）离散显示点比例(Discretization)：移动指针调节显示比例 6）自动筛选计算点(Automatictrap)