车辆工程毕业设计18汽车覆盖件

成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 1 毕业设计说明书 汽车覆盖件 逆向工程（由点云创建曲面） 指导老师：江秉华 学生 :王仕元 课题点云资料如下： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 2 摘要 : 逆向工程（ Reverse Engineering）顾名思义就是先有实体再依序制作出相同的模型，并结合三次元量测系统、雷射扫描系统、影象撷取系统等 ,测出 3D 数据资料再以CAD/CAM 软件或专业逆向软件进行点资料数据处理 .经过分门别类与族群区隔 ,及点线面与实体误差对比后 ,以最贴切的几何形状重新构建曲面模型 ,进而产生 CAD 资料 ,再以快速原型机 制作原型 (Prototype)或是由数控工具机做生产加工的一种工程程序 . 定位为逆向工程专用软件的 Surfacer,相对于 CAD 软件有许多截然不同的地方 .目的是以 NURBS(NURBS 是 Non-Uniform Rational B-spline 的缩写 )软件架构 ,描述出许多 CAD 仍无法依照参数、变数描述出来的自由曲面 .例如 :汽车的覆盖件、车灯的反射镜及外观造型等自由曲面 .另外可以结合 UG(Unigraphics)软件完成由点云创建曲面 . 本次毕业设计是应用逆向工程软件将点云数据进行分析，然后导入相应的软件进 行生成线条的操作，然后通过得到的曲线构建曲面。基本的思路就是通过 Surfacer 软件进行点处理，然后将处理好的点导入 UG 软件进行生成曲线的操作，在 UG 软件中对曲线进行处理以得到符合设计要求的线条，然后依据得到的曲线构建曲面，最后构建成功的曲面在 UG 软件中进行一系列操作从而得到理想的符合设计要求的曲面。 The graduation design reverse engineering is the application software will point cloud data analysis, Then the software into production lines for the operation, and then the curve surface. Reverse engineering is the first definition entities then followed up with the same model and 3D measurement system laser scanning system, image capture system, 3 D measured data to another CAD / CAM software or professional software for the counting of reverse data processing. After hours, the door Classes and other ethnic segmentation and surface point line with the entity error contrast, in the most appropriate geometry re-build surface model, CAD data thus generated, by the rapid prototype production prototype (Prototype) or by the NC machine tool production and processing of a project procedures. The basic idea is that through Surfacer software for the counting, then deal with the points into UG software to generate the curve operation, UG Software in the right curve to be handled with the design requirements of the lines. Then based on the curve surface, Construction of the final success of the surface of the UG software to conduct a series of operations to be so good with the design requirements of the surface. 关键词 : 逆向工程 Reverse Engineering； 点 云 Piont； 曲线 Curve； U G 软件 Unigraphics ； 曲 面 Surfacer 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 3 目 录 摘要 2 前言 4 1.1 Surfacer 软件的功能简介 4 1.2 UG 软件在逆向工程中的应用 5 1.3 课题研究的意义和方法 5 课题设计的详细过程 7 2.1 课题的点云数据 7 2.2 大面的构建 8 2.3 下部一系列曲面的创建 11 2.4 右 下面小曲面的构建 18 2.5 左下一系列曲面的构建 19 2.6 上部及顶部曲面的构建 26 2.7 边界曲线的生成 28 2.8 边界曲线裁剪曲面 29 结论 30 谢辞 31 参考文献 31 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 4 1. 前言 ： 由于现代社会科技 进步之故 ,各种产业都面临着莫大的挑战 ,譬如说汽车行业 ,更是应该调整步伐以适应时代的潮流 .对于像汽车覆盖件、车灯的反射镜等自由曲面造型 ,其苛刻的设计条件困扰众多的使用电脑绘图软件的设计者 ,主要的原因包括曲面造型太过复杂、表面光整度要求严格、制件精度要求高等方面 .因此很多造型设计师使用手绘图或者手工捏塑来设计原型 ,但无法回归电脑资料来保存 ,且后续模具制作过程亦变得更加困难 .因此在这种背景下 ,逆向工程的出现变得呼之欲出、顺理成章 ,为众多的造型设计者开辟了一条捷径 ,使曲面造型有一个质的飞跃 . 另外我所从事的工作部门 是深圳比亚迪公司的汽车研究所，针对我的工作性质是从事汽车覆盖件造型研发，因此我选择了这样一个毕业设计的课题（逆向工程 汽车覆盖件的曲面造型 由点云构建曲面），这对于我来说是个全新的挑战，三年大学从未接触过逆向工程及相应的软件，而在这短短的一个多月的时间里要完成这么复杂的课题，对我而言的确是一件艰巨的任务，幸好在老师的引导及鼓励下我确定的信念，经历了种种挫折终于完成了此次毕业设计的课题。 1.1 Surfacer 软件的功能简介 由于逆向工程自身性质的限制 ,通常需要读入大量的原始资料 ,如坐标点资料等 .但由于资料数据过于庞大 ,并非所有 CAD/CAM 软件都可以读入 .因此逆向软件必须能处理大量的点资料 ,而 Surfacer 便具有这种特性 .另外因为通常逆向建构的是外观曲面 ,因此需要多种检测曲面品质的工具 ,以及快速、简便的修改方式 ,而 Surfacer 也具备这种特性 . 1.1.1 Surfacer 对量测资料的分析与编辑 采用独一的 OEP(One Entity Processing)运算 ,当读取一笔数量庞大的点资料时 ,软件将点群中所有的点视为一个图素 (entity),籍此可以读取许多笔数量庞大的点群 .因此 Surfacer 读取点群原始资料时没有点数的限制 . Surfacer 的点群编修工具能对量测点群资料做顺滑、取样、虑除、运算尖角特徽资料、计算三角网格及投影曲线到 3D 点群上等动作 ,以增快使用者处理量测资料的速度 . Surfacer 对点群的特徽撷取工具 ,让使用者根据量测资料的曲率、剖面、颜色、边界等 ,撷取其特徽位置 ,方便使用者建构 CAD 模型 . 1.1.2 Surfacer 对曲线的建构与编辑 Surfacer 可视使用者的需求来建构各种曲线 ,串连由量测设备所量出来的点群 ,并允 许使用者根据公差与顺滑程度来 Fit3D曲线 .速度相较于 CAD/CAM系统 ,要串好每一条线的速度相对快的多 . 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 5 Surfacer 的曲线编辑工具根据使用者动态的调整直至曲线符合使用者的需求 .或是开启可动态检视曲线曲率的 Plot 功能来让使用者易于判断 . Surfacer 的曲线检视功能可让使用者及时检测曲线与量测点资料的误差数值 ,以及曲线与曲线之连续性 ,以控制曲线品质 . 1.1.3 Surfacer 对曲面的建构与编辑分析 Surfacer 的曲面功能 ,指令的操作命令以及应用原理 ,与曲线大致上有许多相同的地方 ,曲面的连续性、曲面平顺等应用 ,都延伸自曲线的基础 . Surfacer 的曲面建构工具 ,提供使用者两种建构的方式 ,一是快速的以曲面贴点群方式 ,来建构 CAD曲面 .另一个方法是建构高品质的自由曲面造型 ,更可依所需求建构 CLASS A 曲面 (曲面连续性佳的曲面 ). Surfacer 的曲面编辑工具 ,提供使用者动态的调整曲面方法 ,一边调整曲面 ,一边比对曲面与点群的误差 ,直到符合使用者的需求 ,并透过及时的曲面检测工具 ,让使用者快速、准确、方便的建构高品质曲面 . 1.2 UG 软件在逆向工程中的应用 在档案读取方面 , Surfacer 所能处理的档案格式繁多 ,例如可以通过 IGES 格式与UG(Unigraphics)软件进行档案转换。本次设计有很多步骤都需要在 UG(Unigraphics)软件里面完成 . Unigraphics(简称 UG)是美国 UGS公司的主导产品 ,是全球应用最为普遍的计算机辅助设计、辅助制造和辅助工程一体化的软件系统之一 .UG 软件功能强大、界面友好、运行稳定 ,覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的整个过程 ,被广泛的应用于机械、汽车、航空航天 、电器电子和化工等各个工业领域的产品设计和制造分析中，通过其虚拟产品开发（ VPD） 的理念，提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的 MACD 解决方案。 1.3 课题研究的意义和方法 1.3.1 课题研究的意义 传统的模具设计尤其是对于像汽车覆盖件之类的曲面造型是一个反复而困难的研制过程，旷日持久而又投资巨大。随着工业化的日益发展，产品更新换代周期越来越短，产品间的竞争越来越激烈，因此必须通过专门的 三次元量测系统、雷射扫描系统或影象撷取系统等测出的 3D点云数据资料 ,再以专业逆向软件 (如 Surfacer 软件 )进行点资料数据处理 ,从而达到产品实体模型数据资料的目的 .从而为设计与制造模具做铺垫 . 具体的意义如下 : 在产品设计保密的规定或是商业策略的考量下 ,国外原厂、原设计者不提供原始的 CAD 资料给国内厂家 . 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 6 设计者参考几款成品设计概念 ,例如 :参考甲成品的特徽 ,乙成品的外型 .通过逆向工程整合开发 . 原设计者以油土、黏土模型、木模型等代替 3D CAD 设计 .需要以量测设备将外型资料量测后 ,建构 CAD 资料 ,以方便后续加工 . 以成品翻制石膏模型来靠模加工 ,无原始 3D 的 CAD 资料 . 以实体模型、缩小模 型进行实验 ,例如 :风洞实验 ,进行外型修正 ,完成实验后由于没有 CAD 资料 ,而需要逆向工程方式制作 . 1.3.2 课题研究的方法和思路 本课题中将采用 Surfacer 软件对 三次元量测系统、雷射扫描系统或影象撷取系统等测出的点云数据资料 进行分析处理 ,依据理想中的实体模型去除多余的或跳动比较大的点数据 ,从而得到理想的点云资料 ,然后结合 UG(Unigraphics)软件将得到的点生成相应的曲线 ,通过软件中的曲线功能对曲线进行分析处理 ,最后将得到的符合设计要求的曲线导入 UG(Unigraphics)软件 ,通过软 件中的面处理功能得到符合设计要求的曲面 . 导入 IGS 文件到 Surfacer 软件 中 处理跳动的点及多余的点 分析点云 数据 构思实体模型的形状 根据所需形状由点云生成曲线 导入 IGS 文件到 UG 软件中 在 UG 软件中由曲线生成曲面 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 7 2 课题设计的详细过程 基本步骤为在 Surfacer 软件中分析处理点云 ,观察整个课题的点云及形状，将整个数据点云分成几块 ,以便于简化点云数据 ,从而便于后续步骤的完成 ,然后将各个块的点云生成曲线 ,或者直接在 Surfacer 软件中选取一块点云 ,以 IGES 格式导入UG(Unigraphics)软件生成曲线从而完成曲面的构建与造型 . 2.1 课题的点云数据 Surfacer 软件的界面及课题的点云 数据显示如下： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 8 2.2 大面的创建 逆向工程是一件很庞大、很繁琐的由点云创建曲线从而构建形状复杂、表面光整度高的曲面工程，因此逆向工程所需的点云数据一般情状都是相当庞大的，因此在分析处理点云的时候可以将所有的点云按其规律分门别类，从而达到简化制图步骤的目的。就此毕业设计课题，我将其整个点云分成若干块，譬如：形状较为规律并且面积比较大的曲面（大面）、大面下部的一系列的小面和一些细微部位的曲面等几部分，并且能较为清楚的分析出每个面的性质及相邻面的相对关系等，从而比较容易控制课题设计的方法思路 和具体的步骤。 接下来首先做形状比较规律的大面，用鼠标左键单击工具条中的“ Curve”选项 ,选择“ construct 3D” 界面如下图 : 单击“ Interactive 3D B-Spline” 菜单 , 将 弹 出 如 下 对 话 框 ：然后在“大面”上用左键选取各个规律的点 ,可以逐个点选取也可以隔几个点选取，原则是能正确反映曲线的真实规律，选点的同时会在“ Interactive 3D B-Spline” 对话框中显示点的坐标，如果由于疏忽或是其它原因选错了点，则可以点击对话框中的成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 9 “ Delete” 按钮将选错的点删除掉，当将 所需的点选择完成后检查所选的没有与大体趋势相差甚大的点后，点击“ Apply” 按钮则会生成 3D 曲线 ,然后单击工具条中的“ Point”选项 ,选择“ Curve Sections” ,再选择“ Curve Aligned” 指令，则会弹出“ Curve Aligned” 对话框，在对话框中通过“ Sections”指令来确定在曲线上砍出的点云面的数量，通过“ Extent of cross-sections”指令来调整点云面的长度，则会砍出若干与3D 曲线相关的点云 ,再单击“ Display” 选择“ Show Only Selected” 菜单 ,会出现“ Show Only Selected” 对话框，选择符合实际需求的点连成曲线 ,如下图所示： 基于上面得到的曲线和由曲线砍出的线，我想尝试在 Surfacer 软件中 ,应用“ surfacer”中的“ Create w/curves”选项中的“ Loft curves”指令来生成曲面， 但每次生成的曲面不是翘曲变形的就是首尾扭成一体的，完全偏离预期的目标，这 是在本次设计中遇到的第一个坎，为了解决这个问题，我又重新看了一遍关于由 线构建曲面的章节，我又尝试应用菜单“ surfacer”中的 “ Create w/curves”选项 中的“ Blend UV Curves 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 10 Network”指令来生成曲面，但最后还是没有达到理想的 效果，总之花了我很长时间处理这个问题，刚开始做这份设计就被泼了一盆冷水，我也逐渐感觉到此次设计的困难和繁琐。最后我请教了指导老师，确定了解决方案，在 UG 软件中解决由曲线构建曲面的这一环节。具体的步骤如下： 将上图的文件以 IGES 格式保存 ,文件名为“ da mian” . 打开 UG 软件 ,进入“建模”状态，界面如下图所示： 然后选择“文件 ” 菜单中“输入 ” 选项 ,选择“ IGES ” ,然后在弹出的对话框中单击“选择 IGES 文件 ” ,然后选择“ da mian” 文件 ,则将 IGES 格式的文件导入 UG 成功 ,接下来便是在 UG 软件中进行由曲线构建曲面的操作，具体的步骤如下：在 UG 软件的“建模”状态下（上图界面），用鼠标左键单击“编辑”中的“曲线”选项，然后选择“弧长”指令，随即界面中会弹出弧长对话框，然后在对话框中选择“递增的”然后在“长度”输入框中输入 20，选择所要延长的曲线的两端就可以完成曲线的弧长的操作了，接下来便是由曲线构建曲面的操作了，具体步骤如下：单击“插入 ” 按钮，然后选择“自由形式特征 ” ，最后再选择“扫掠 ” 菜单 ,则会由三条控制线扫掠生成出曲面。由于在产生曲线的时候考虑到边界处的点云的不稳定或者不易区分点的所属性，因此在由点云生成曲线的时候没有控制到曲面的最边界处，因此上述所生成的曲面需要在控制线的趋势上扩大，以达到理想的要求。曲面扩大的具体步骤如下 :在“编辑”选项中的“自由形式特征 ” 中选择“扩大 ” 选项 ,在界面上出现的对话框中根据UG 软件中的基本操作提示，逐步完成曲面所需扩大的方向上的扩大操作，最终实现曲面的扩大目的 ,从而达到了预期的目标 ,此时由曲线构建的大面如下图所示 : 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 11 到现在大面 的造型基本完成 ,则需要保存文件 ,点击“文件 ” 选择“另存为 ” ,则完成大面文件的保存 ,以便以后的操作 .在 UG 软件中完成由曲线构建曲面的过程较在Surfacer 软件简便一点，时间也有很大程度的缩减，原本在 Surfacer 软件中花很长时间没有完成的任务而在 UG 软件中较快的完成，这一点让我深刻的感觉到两个软件结合起来使用的优越性，为我在接下来的设计积累了经验。 2.3 下部一系列曲面的创建 在 Surfacer 软件中 , 鼠标左键单击“ Curve”选项 ,选择“ construct 3D” 然后选择“ Interactive 3D B-Spline” 菜单 ,在下面的较大的曲面上生成一条曲线 ,如下图 所示 ,然后单击“ Point” ,选择菜单“ Curve Sections” ,再选择“ Curve Aligned” 则会弹出“ Curve Aligned” 对话框，重要的一点在于设置“ Extent of cross-sections”指令来调整点云面的长度，原则上要求砍出的点云需要延伸到最下面的面上，以便于构建最下面的曲面时所需，则会砍出若干与 3D曲线相关的砍出若干与 3D曲线相关的点云 , 再单击“ Display” 选择“ Show Only Selected” 菜单 ,选择要显示的内容 ,则会出现如下图 所示的界面 .将界面 保存为 :“ curve_aligned” ,以备后续使用 . 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 12 然后在界面 中选择最下面的点云 ,选择 “ construct 3D” 中的“ Line” 选项 ,将点连结成线 ,则求得了最下面的曲面上的线组 ,此时画面很小需放大视图观察 , 将此时的文件保存为 “ curve_aligned1” .结果如下图所示 : 接下来将生成的“ curve_aligned1” 文件的线组导入 UG 软件，旨在完成由曲线构建曲面的任务。打开 UG 软件 ,打开 UG 文件“ da mian”保证每次导入的新文件都在同一个坐标系下，以防到最后面与面之间不能配合。导入文件“ curve_aligned1” ，导入的方法和前面的一样。然后将先前构建的大面隐藏掉以便于对“ curve_aligned1” 面的操作。 在 UG 软件中单击“编辑 ” 中的“曲线 ” 选项中的“弧长 ” ,然后逐个延长线条至合适长度 ,然后选择规律相似的曲线 ,通过“插入 ” 中的“自由形式特征 ” 选项中的“通过曲线 ”命令构建曲面 ,但前几次生成的 曲面都是有不同程度的扭曲，不符合理想中的要求，原因在于所选择的曲线过密或者是曲线的规律相差太大，分析出原因后，经过反复的调整，反复剔除规律差距较大的曲线，尽量选择规律相同的曲线构建曲面， 构建曲面的方法还是应用“扫掠”得到，最终的结果还是比较令人 满意 的。通过对这个面的构建，我深刻的体会到做逆向工程的研究真的是很需要耐心和恒心的，当遇到挫折和困难的时候不能退缩，而是 需要更多的尝试，虽然在尝试的过程中会遇到很多的碰壁，但每一次碰壁过后都是一份的进步，对于我这个刚刚开始从事逆向工程的初学者来讲，这些从中得到的经验是 一笔宝贵的财富。经过一番努力和尝试，最终得到了比较令人满意的结果， 结果如下图所示 : 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 13 通过对 “ curve_aligned1” 面的构建，我深刻的体会到逆向工程曲面造型是一件特别需要耐心和恒心的工作，我相信这种耐心的恒心的锻炼对我以后的工作有很大的帮助的，这将是一笔财富。 再打开 Surfacer 软件 ,应用求得上述 “ curve_aligned” 点云 相同的方法，求出一条曲线 ,然后应用 “ Curve Aligned” 指令 砍出一系列与之相关的线条 ,然后应用 “ Display” 选择“ Show Only Selected” 菜单 只显示所需要的点云 ,将其保存为 “ curve_aligned2” ,如图所示 : 打开 UG 软件 ,仍然是在“ da mian”的文件下打开，以确保每次导入的文件都在同一个坐标系下，导入文件 “ curve_aligned2” ,方法同前面的操作相同。隐藏“大面”和“ curve_aligned1” 面，以便于操作。单击“插入 ” 中的“基本曲线 ” 选项 ,选择“直线 ” ,由靠近点云中间部位的距离最近两点连成一直线 ,然后通过“编辑 ” 中的“曲线 ”选项中的“弧长 ” 来延长线条至合适长度 ,选择规律的合适的线条 ,点击“插入 ” 中的“自由形式特 征 ” 中的“通过曲线 ” 选项完成曲面的构建 ,但事情并不是这么简单，经多次的操作后仍然没有得到理想的曲面，每次生成的曲面或有不同程度的扭曲或是宽窄不同的突变，总之所得到的曲面无法满足设计要求，最后我选择了如下方案：先在不能满足设计要求的曲面中选择出一个最接近要求的过渡曲面，过渡曲面的作用是与“ curve_aligned1” 面产生交线，然后再通过调整交线上的点来重新生成曲线，最后通过曲面的延伸完成“ curve_aligned2” 曲面的构建。具体的步骤如下：单击“插入 ” 中的“基本曲线 ” 选项 ,选择“直线 ” ,由靠近点云中 间部位的距离最近两点连成一直线 ,然后通过“编辑 ” 中的“曲线 ” 选项中的“弧长 ” 来延长线条至合适长度 ,选择规律的合适的线条 ,点击“插入 ” 中的“自由形式特征 ” 中的“通过曲线 ” 选项完成过渡曲面的构建 ,然后将“ curve_aligned1” 面显示于界面中，然后单击“插入 ” 选择“曲线操成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 14 作 ” 中的“相交 ” 选项 ,求出两个面的交线 .如图所示 : 点击“插入 ” 中“曲线操作 ” 选项的“投影 ” 来完成交线在 “ curve_aligned1” 曲面 上的投影，现将 过渡曲面删除。 为了得到“ curve_aligned2” 的曲面，可以在 UG 软件 中采取“ curve_aligned1” 曲面有角度的延伸的方法达到。但此次构建“ curve_aligned2” 曲面可谓是费尽周折，多次的操作都是徒劳的，最终才发现由于“ curve_aligned1” 曲面和过渡曲面的交线在 Z方向上有很大的波动，交线的一端有严重的上翘而另一端却是严重的下坠，所产生的后果是得到的“ curve_aligned2” 曲面与实际情况完全不符，表现出一端上翘一端下坠的形状，与真正的点云数据的偏差太大，是无法忍受的曲面。因此在构建曲面之前需要对交线进行处理，其具体的步骤如下：在 UG 软件的建模状 态下，单击“编辑”菜单，选择“曲线”选项，然后选择“参数”指令，界面会出现“编辑曲线参数”对话框，然后选择想要编辑的曲线，此时会弹出“编辑样条”对话框，然后选择“编辑点”指令，此时又会出现“编辑点”对话框，选择“增量偏置”选项，并且勾选“微调”选项，然后选择曲线上的需要调整的点，每选择一个点都会出现一个设置偏量的对话框，本设计需要调整的坐标是 Z 值，因此在需要调整的点的偏值对话框中只需键入合适的 z 值，譬如说下坠的一端键入正值，上翘的那一端则需要键入负值，经过反复的调整，最后终于得到了一条趋势正确的曲线，到此曲 线的处理已经完成。接下来是将“ curve_aligned1”曲面沿着交线的趋势延伸出“ curve_aligned2” 曲面。此时需要延伸的角度和长度，因此需要在 Surfacer 软件 ,测出 “ curve_aligned1” 曲面和“ curve_aligned2” 曲面的角度差，并且还要测出“ curve_aligned2” 曲面的长度。打开 Surfacer 软件， 单击“ Curve”中的“ Query” 选项，然后选择“ Angle Between Curve Tangents”选项，然后出现对话框，选择两曲面上的点，以测得两曲面 之间的角度差，测出的角度差平均是 85 度，界面如下图 1 所示。然后在“ curve_aligned2” 曲面上选择两的合适的点，连成线条，然后点击“ Object Info”图标，显示出面上线段的长度，即是“ curve_aligned2”面的长度，长度为 24，界面如下图 2 所示：（由于此部分皆为细微部位，因此都采用了放大视图以便于操作和观察） 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 15 1 2 现在 “ curve_aligned2” 面的数据已经得到，现打开 UG 软 件，单击“插入”中的“自由形式特征”选项的“延伸”，然后在对话框中选择“有角度的”选项，根据对话框提示选择“ curve_aligned1” 面和“ curve_aligned2” 过渡曲面的交线作为延伸位置，输入延伸的角度和长度，注意在输入角度的时候应该是输入 275 度，因为到底是输入夹角还是补角要决定于坐标轴的指向，本课题中应选择补角 ，即角度为 275 度，要即可得到如下图所示的界面： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 16 现将两曲面的大体形状与趋势基本构建成功了。 接下来是构建较大的这个曲面了，借鉴前面构建 “ curve_aligned2” 曲面的方法 ，则较大的曲面可以由“ curve_aligned2” 曲面，通过延伸获得。首先，在 UG 软件中作业，单击“插入”中的“曲线操作”选项中的“抽取”指令，在“提取曲线”的对话框中选择“边界曲线”命令，然后选择要提取曲线的面，然后将鼠标停留在面的边界上，稍作停留即可提取到边界曲线。由“ curve_aligned2” 曲面延伸的较大曲面需要在 Surfacer软件中测得偏移的角度及较大的曲面的长度 ,此步骤在前面已经有所使用，现不作详细说明，大体步骤如下：在 “ curve_aligned2” 曲面和较大的曲面上分别找取一条相交的线条，然后单击“ Curve” 中的“ Query” 选项，然后选择“ Angle Between Curve Tangents”选项，即可测得两曲面之间的夹角大约为 21 度，此时界面如下所示： 两曲面的夹角已经测得后，接下来便是测出较大的曲面的宽度，方法为在较大的曲面上连结两个边界点生成一条线条，然后点击 “ Object Info”图标，测得线条的长度从而获得较大曲面的宽度为 144，界面如下所示： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 17 现在已经知道较大的面与 “ curve_aligned2” 曲面的夹角和较 大面的宽度，可以用构建“ curve_aligned2” 曲面的方法构建较大的面，但是经过多次的操作得知只是如此简单的沿角度和宽度延伸曲面是无法达到要求的，所求的面发生了严重的翘曲，表现在一端严重的上翘而另一端发生严重的下坠，这样的曲面是不可取的，因此需要寻取新的解决方案，但如何才能使得较大的面的趋势与点云的趋势保持一致是一个非常艰难的探索过程，我将近花了一天的时间寻取方法，这一阶段是一个非常痛苦的过程，我也从中体会到逆向工程的困难，经过多次的尝试及指导老师的指点最终确定了如下的一个方案：首先将前面由 Surfacer 软件 导入 UG 软件的点云资料“ curve_aligned” 显示在界面上，然后在点云上面生成曲线，方法和前面生成曲线的方法相同，在 Surfacer 软件中测出“ curve_aligned2” 曲面和“ curve_aligned” 曲 面 的 夹 角 ， 方 法 同 前 面 测“ curve_aligned1” 曲 面 和 “ curve_aligned2” 曲 面 的 方 法 相 同 ， 然 后 将“ curve_aligned2” 曲面的边界线提取出来，方法是在“插入”中选择“曲线操作”然后选择“抽取”选项，此时界面会出现一个“抽取”对话框， 然后根据对话框的提示，逐 步选择相应的选项， 从而完成边界线的抽取操作，然后将“ curve_aligned” 生成的曲线与“ curve_aligned2” 曲面的边界线求出交点， 使得“ curve_aligned” 面上的控制线的端点在“ curve_aligned2” 面的边界线上， 然后再根据“ curve_aligned2” 曲面和“ curve_aligned” 曲面的角度将“ curve_aligned” 生成的曲线作进一步的调整，调整的方法同前面调整“ curve_aligned1” 曲面与“ curve_aligned2” 曲面交线的方法相同， 就是通过调 整点的坐标，从而调整“ curve_aligned” 上的线， 最终得到符合实际要求的控制线，然后将调整后的“ curve_aligned” 曲面的线 沿着“ curve_aligned2”面的边界线释放， 通过“扫掠”指令完成曲面的构建，构建的图形如下图所示： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 18 以上便完成了下部一系列曲面的构建。 2.4 右下部小曲面的构建 在 Surfacer 软件中 用鼠标左键单击工具条中的“ Curve”选项 ,选择“ construct 3D” 然后单击“ Interactive 3D B-Spline” 选项 ,勾画出右下曲面的边界线 ,如 图所示 : 将此文件保存为“ edg” IGES 格式文件。 应用同样的方法生成一曲线如下图所示： 将其保存为“ edg1” IGES 格式文件。 分析右下曲面可以知道整个面在总的趋势上是一致的，只是在中间的某些部位发生了变化，因此可以将整个面用几条直线控制，然后将形状发生变化的部位再用控制线加以控制，具体构建的线条如下图所示： 成都电子机械高等专科学校 汽车覆盖件曲面的构建（逆向工程） 19 然后将以上文件导入 UG 软件，进行面的构建操作，首先由几条控制线分别构建出面，方法也是应用“扫掠”，然后将生成的面适当的扩大处理以符合实际的设计要求，然后将形状发生变化的部位的控制线也 构建出相应的曲面，然后将整个趋势上的面与形状发生变化的面进行倒圆与剪裁操作，从而获得符合设计要求的面。然后将边界曲线“ edg”导入，将多余的面 剪裁掉，以得到实际的曲面。到此右下部小曲面的独立构建已经完成，接下来便是要完成小曲面与上面的大曲面的衔接，操作步骤如下：在 Surfacer 软件中测出右部小曲面与大面的角度，方法同前面测量角度的方法完全一样，在此不作详细的说明，在测出了两个面的倒圆角的角度后，打开 UG 软件，然后进行“倒圆面角”的操作，方法如下：在 UG 软件的界面下，点击“插入”然后选择“特征操作”的“面圆角”指令，此时会弹出对话框，然后根据对话框中的提示逐步选择要倒圆面角的两个面，并在对话框中输入圆面角的半径大小，然后点击“确定”按钮便完成了两 个面的倒圆面角的操作，然后再选择“插入”中的“自由形式特征”然后选择“剪裁的片体”指令，来完成片体面与面之间的多余部分的剪裁操作，具体的操作步骤如下：根据弹出的对话框