基于CATIA的自由曲面曲面重构方法

《基于CATIA的自由曲面曲面重构方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于CATIAV5的逆向工程自由曲面重构技术﹡何伟（.河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛066003）摘要：以CATIAV5为平台，对以虾仁为代表的自由曲面散乱点云数据，采用“控制点调面”的方法完成了曲面重构，并对其构建步骤进行了详尽的描述，进而提出这一曲面精准重构方法的应用技巧。关键词：逆向工程；CATIAV5；曲面重构；控制点调面中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：0引言自由曲面形状复杂，其曲面重构一直是逆向工程研究的热点和难点之一。逆向工程上NURBS设计技术最常使用的作业模式是对点云数据应用控制多边形或者逼近的方法创建初始造型[1—6]。一般采用工程技术中常规

2、构面手段，如CATIA由线架构用逼近方法构面有多种办法，可采用的有：GSD模块中的放样曲面（Loft）、填充曲面（Fill）和扫描曲面（Sweep）；FSS模块中的填补曲面（Fill）、外形拟合（FittoGeometry）、扫掠曲面（StylingSweep）和网格曲面。但对于医疗领域中人赝耳、鼻和假肢等人体器官[7，8]和玩具行业中布绒填充类玩具[9]等三维实体的逆向重构，经反复试验证明其效果没有针对性且精度上差强人意。本文以CATIAV5R16为平台，针对以虾仁为代表的自由曲面的散乱点云数据，采用“控制点调面”法完成其曲面重构并提出这一方法的应用技巧。1虾仁曲面重构线架

3、构并打截面线做“4点平面”并进行切割对所创建的各段曲面与铺面之间作距离分析通过修复、连接等功能完成虾仁整体构面利用斑马线分析功能进行虾仁曲面光顺评价利用“控制点”命令进行调面完成每段构面按如图1所示流程对处理好的虾仁点云进行曲面重构，先进行线架构，然后采用“控制点调面”的方法构建虾段曲面，再通过虾段曲面间的调整构建虾仁全部外表面，在此过程中需要做截面线并进行曲面质量评价。这里重点探讨如何采用“控制点调面”法完成虾段曲面重构，以虾尾某段体节为例。图1曲面重构流程Figure1Flowchartofsurfacereconstruction1.1虾段曲面重构1.1.1做截面线首先

4、完成此段虾尾特征曲线线架构，如图2所示。其次激活该段点云，利用截面线功能在此点云上打截面（切片），获取断面扫描交线（先以zx为基准面，再以xy为基准面），其过程如图3所示。注意参数设置：间距（step）=0.5mm。图2虾尾某段线架构Figure2Onesectionofshrimptailcurveframe(a)截面线对话框(b)截面线（切片）制作过程(c)截面线制作结果(a)Dialogboxofplanarsection(b)Establishplanarsection(c)Theresultofplanarsection图3截面线制作过程Figure3Establi

5、shplanarsection1.1.2做并切割4点面首先进入FSS模块点击四点面按钮，做N、V方向均为4阶1段的4点Nupbs平面。然后点击切割曲面按钮切割做好的四点面，同时注意：使用指南针方位工具栏以zx、xy两个方位切割，间距值（step）同样取0.5mm，如图4所示。(a)四点面(b)四点面切割结果(a)4-pointpatch(c)Theresultofcuttingplane图4做并切割4点面Figure4MakingandCutting4-pointpatch1.1.3构面利用“控制点调面”法完成虾尾此段体节的曲面重构，暂时隐藏铺面和点云截面线。首先点击控制点编

6、辑按钮打开控制点对话框，在其中Support选项区域中选中控制点沿法向移动按钮，激活上面做好的4点面，将Nv改为5，Nu改为3，按顺序拉动控制点拉杆从中部拉起4点面如图5所示。图5中部拉起4点面Figure5Drawfrommiddlepart然后将Nv改为3，Nu改为4，控制点对话框Support选项区域中选中沿控制网格线移动按钮，将增加的网格线移至上部调上凸起，再将Nu改为5，将增加的网格线移至下部调下凸起，如图6所示。进而再将Nu改为6调整其余若干小凸起如图7。图6调上下凸起Figure6Adjustupperanddownheave激活点云及截面线，继续微调，使四点面

7、切割网格与点云截面网格线尽量吻合，构面结束。如图8所示。图7调整小凸起Figure7Adjustsmallheave(a)微调（b）构面结果(a)Fineadjustment（b）Theresultofsurfacing图8微调、构面结果Figure8Theresultoffineadjustmentandsurfacing1.1.4曲面质量评价对所创建的曲面与铺面之间作距离分析如图9所示。可见二者距离最大值为0.632mm，最小值为0.31mm，调面精度较高。（a）距离分析预览（b）有限颜色范围显示（