CATIA V5在逆向工程上的应用

1、CATIA V5在逆向工程上的应用摘要：本文讲述了CATIAV5软件逆向造型的主要功能，以一款电瓶车车头逆向设计为实例，探讨CATIAV5的逆向设计的方法及特点。 关键词：CATIAV5，逆向设计，产品开发 5 p* w+ I% i0 m$ Y# f V逆向工程作为产品开发的一种重要手段，被广泛应用的企业的工程部门。CATIAV5是一个全系统的解决方案，可以完成造型后直接进行结构设计、 HYPERLINK / 模具设计、加工、分析等一系列后续工作，避免了不同软件间的数据交换所带来的数据丢失等麻烦。所以使用CATIAV5进行逆向设计非常方便。随着CATIA在国内应用的不断深入必将在产品开发中扮演

2、着越来越重要的角色。 下面以一款电瓶车车头为例介绍CATIAV5在逆向设计中的一些具体应用 1、 点云数据的导入及处理 5 j1 R7 K% ?8 I8 y, P3 e9 s6 q三维网技术论坛# % i9 q8 L# g: W# L; y8 M三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江1.1利用CATIAV5的DSE（Digital Shape Editor）导入点云数据，并按照油泥模型的制作标准将点云摆正到电瓶车的车身坐标系中，作为后期建模的基准。 1.2并对点云进行处理，如过滤点云处理、优

3、化点云，以不失真的前提下将庞大的点云进行过滤，便于铺面时容易观察及减小系统运行负担。 / e& M, r o, pn4 |7 t4 a三维网技术论坛1.3运运用DSSE模块块中的MMeshh Crreatte功能能把点云云拟合成成三角面面片，必必要时用用Filll HHolees命令令对三角角面片进进行处理理。在QQSR(Quiick Surrfacce RRecoonsttrucctioon)模模块中用用曲率分分割命令令判定物物体曲面面的构成成方式，分清基基础面和和过渡曲曲面，以以及相关关曲面的的裁剪、导角等等的先后后顺序，在曲面面的构建建前做到到心中有有数。 2、 曲曲面创建建 9 7 ?

4、2 C( pe6 U# n/ e三维维网技术术论坛# Q# p# D- N; n三三维|ccad|机械|汽车|技术|cattia|proo/e|ug|invventtor|sollideedgee|sooliddworrks|caxxa运用用CATTIAVV5的自自由造型型模块（Freee SStylle）对对物体表表面曲面面进行重重构，当当然必要要时也借借助于GGSD、QSRR等模块块进行逆逆向设计计获得CClasss A曲面面。大致致的逆向向原则是是点、线线、面，当然有有时也可可借助于于Freee SStylle中的的铺面工工具Fiit tto ggeommetrry，曲曲面大致致是使用用

5、Freee SStylle中的的Nett suurfaace，若要得得到光顺顺的曲面面，则必必须对曲曲线进行行光顺，且保证证曲线的的阶次不不得高于于6阶。有时要要完成一一张光顺顺的曲面面不是一一次能够够完成的的，有时时需使用用控制点点命令（Conntrool PPoinnt）调调节曲面面以逼近近点云。调面的的原则是是曲面的的阶次以以低到高高进行调调节，为为保证曲曲面的光光顺度，最高不不要超过过8阶。在生成成曲面的的过程中中要时时时使用曲曲面分析析工具对对曲面光光顺度进进行分析析，以严严格控制制曲面质质量。 - HH5 dd 0 KKbb$ VV) jj$ FF0 ZZ基础曲面面完成之之后，按按

6、模型的的特征线线进行裁裁剪，对对裁剪过过之后的的基础曲曲面的边边界使用用Bleend、filllett等命令令构建过过渡曲面面，完成成的最终终曲面。 3、 曲曲面质量量分析 3.11高光分分析，检检查曲面面光顺度度 3.2曲曲面整体体加厚 % 3 NN5 kk1 pp4 bb, gg三维网网技术论论坛# w0 V) w, P# i- 三维维|caad|机机械|汽汽车|技技术|ccatiia|ppro/e|uug|iinveentoor|ssoliideddge|sollidwworkks|ccaxaa检查完完成后的的曲面能能否加厚厚，也是是检验所所完成曲曲面质量量的手段段之一，产品加加厚0.8

7、mmm: tt% YY5 xx% qq 6 KK& hh# 三维网网技术论论坛结束语 5 tt7 qq9 pp/ hh PP三维网网技术论论坛本文文结合实实例对CCATIIA VV5的逆逆向造型型功能及及过程进进行了说说明。CCATIIA VV5强大大的逆向向设计功功能越来来越多的的被应用用于产品品开发之之中，极极大的缩缩短了产产品的开开发周期期。(eend)CATIIA曲面面重构技技术典型型应用在在产品逆逆向造型型中，CCATIIA 正正在扮演演着越来来越重要要的角色色。一方方面是其其强大的的曲面造造型功能能，结合合他的快快速曲面面重建模模块和点点云编辑辑模块可可以很方方便的完完成产品品的逆

8、向向造型，另一方方面，由由于CAATIAA本身的的高度集集成，完完成造型型后就可可以直接接进行 HYPERLINK / 模模具设计计、加工工、分析析等一系系列后续续工作，避免了了不同软软件间的的数据交交换所带带来的数数据丢失失等麻烦烦。所以以用CAATIAA 进行行逆向造造型会带带来很多多的方便便。 下下面几种种情况是是比较典典型的CCATIIA 示示例应用用 # V9 V5 q9 _9 s1 p三维维网技术术论坛% |/ f99 B77 n77 q33 x* N& ! L三三维|ccad|机械|汽车|技术|cattia|proo/e|ug|invventtor|sollideedgee|so

9、oliddworrks|caxxa一、 具有有复杂曲曲面的造造型件：象玩具具、汽车车外形、汽车内内饰、日日用塑料料制品、雕塑等等等，这这类产品品的特点点是外型型比较复复杂，基基本是曲曲面造型型，在CCATIIA 中中我们可可以利用用他强大大的曲面面功能通通过构造造线来进进行最后后的曲面面重构工工作。 / zz LL( kk1 bbXX! - SS三维,cadd,机械械,技术术,汽车车,caatiaa,prro/ee,ugg,innvenntorr,sooliddedgge,ssoliidwoorkss,caaxa,时空,镇江图1 具具有复杂杂曲面的的逆向流流程二、 另另外一种种情况是是产品具具

10、有典型型的大的的曲面特特征，曲曲面过渡渡是通过过倒角完完成的一一类产品品，这个个在家电电产品上上表现比比较多，比如吸吸尘器、电视机机后盖、洗衣机机外型等等等。这这类产品品对产品品的精度度要求不不是很高高，但对对外型曲曲面有较较高的要要求。 图2 具具有大曲曲面特征征的逆向向产品流流程三、 对对于机械械产品，往往都都有比较较明显的的几何特特征，比比如平面面、圆孔孔、球面面、圆角角等等，象航空空用钣金金件、机机械连接接件等都都是这种种情况比比较多。 以上几种种情况是是比较典典型的应应用，但但实际逆逆向过程程中可能能根据不不同的要要求和形形状特征征，往往往需要各各种方法法的综合合运用。下面以以一个玩

11、玩具造型型来说明明CATTIA 产品逆逆向造型型过程以以及其中中的几个个要注意意的问题题。 ! B+ s/ |88 a/ C) G00 C; E77 m三三维,ccad,机械,技术,汽车,cattia,proo/e,ug,invventtor,sollideedgee,sooliddworrks,caxxa,时时空,镇镇江在CCATIIA 输输入点云云以后我我们首先先要分析析这个产产品，发发现这个个玩具造造型主要要是以曲曲面为主主，而且且曲面比比较复杂杂，曲面面特征比比较多，是个对对称造型型，对称称面已经经是定义义好的坐坐标平面面。另外外，由于于是玩具具塑料制制品，精精度要求求不是很很高。为为

12、此，我我们有了了大概的的处理流流程。 * RR8 GG2 cc8 HH: vv% gg& dd! nn三维网网技术论论坛# F( H2 q- Y?, 三维维网技术术论坛11进行行三角网网格的建建立： : kk) LL4 cc2 kk _% BB/ DD/ tt$ aa三维网网技术论论坛: M$ M5 M+ W* Pwwww.33dpoortaal.ccn点云云的三角角化，是是做逆向向过程中中一个很很重要的的步骤。扫描点点云往往往很大，有的大大的点云云有上百百万甚至至几百万万个点，如果不不生成三三角片进进行简化化，目前前的计算算机硬件件设备将将很难对对其操作作；另外外一个很很重要的的原因，三角化

13、化简化后后，可以以很方便便的为以以后的构构线辅面面做好准准备。这这里有几几个注意意的问题题，点云云汇入后后要进行行点云的的处理，一般选选择自适适应（AAdapptattivee）方式式对点云云进行过过滤，这这样的好好处是可可以在曲曲率变化化大的地地方保留留更多的的点，曲曲率变化化小的地地方保留留的点少少。另外外一个是是进行三三角化的的时候，邻近点点（Neeighhborrhoood）参参数的选选择要适适度，如如果太大大，产生生的三角角片质量量不好，如果太太小，产产生的破破洞太多多。一般般根据经经验，判判断产生生三角片片的质量量，剩余余个别的的破洞可可以利用用修补工工具进行行修补。还有一一个要注

14、注意的问问题是点点云生成成后，要要利用网网格清洁洁（Meesh Cleeaneer）功功能，清清除掉点点资料中中的一些些错误。 & V# B I; D) ; r0 + T7 8 K三维维,caad,机机械,技技术,汽汽车,ccatiia,ppro/e,uug,iinveentoor,ssoliideddge,sollidwworkks,ccaxaa,时空空,镇江江2进行行曲线架架构的建建立： jjyy/ qq& EE0 OOn. _ VV3 gg/ EE: cc这部分分是个很很烦琐的的工作，但曲线线的好坏坏直接决决定了后后面生成成曲面的的质量，所以要要用心去去做这部部分的内内容。 ) TT$

15、hh6 MM% kkvv) 7 SS8 ss MM三维网网技术论论坛# P% l- R$ : B. l3 9 o三维维网技术术论坛做做的时候候要分几几部分来来进行，比如把把玩具的的耳朵分分一部分分、眼睛睛分一部部分等等等，利用用曲线投投影到点点云的功功能来生生成特征征交线，先利用用曲率分分析功能能，分析析出曲率率变化线线，再曲曲线投影影或者点点云上生生成样条条线功能能来产生生和点云云拟合的的曲线。完成后后再利用用截面线线（PllanaarSeectiionss）功能能沿特征征曲线做做出和点点云的截截面交线线。 * q A33 m22 Z. F三三维网技技术论坛坛图5 玩具的的线架构构流程3进行

16、行曲面架架构的建建立： CATTIA 的逆向向造型中中提供了了一个很很好的曲曲面工具具，曲面面网络 ) EE( NN& FF2 dd# ww+ n（Suurfaace Nettworrk ），这个个功能要要求首先先要利用用曲线网网格工具具（CuurveesNeetwoork）建立一一个封闭闭的曲线线区域，然后就就可以快快速的辅辅出曲面面。辅面面的时候候最好选选择所有有相切连连续（AAll Tanngennt CConttinuuityy），这这样可以以保证辅辅出来的的曲面质质量。 我们前前面生成成的空间间点云曲曲线是不不相交的的，这个个时候如如果我们们要在CCATIIA 中中的其他他曲面模模块

17、去处处理，就就要把这这些曲线线重新打打断再连连接成相相交的曲曲线，利利用各种种曲面命命令也可可以完成成，但这这样做很很费时，而且曲曲面精度度有欠缺缺。曲面面网格工工具为我我们提供供了很大大的方便便，它可可以把空空间曲线线按照一一定的精精度设置置来定义义相交打打断，然然后把他他们连接接点云曲曲率分析析 空间间3D 曲线建建立曲线线投影到到点云完完成曲线线建构 继续生生成其他他曲线 沿曲线线产生截截面线成成一个“封闭”的空间间曲线。在这里里要注意意设置曲曲线网格格的精度度，如果果在前面面做出的的曲线精精度高的的话，在在这里就就可以设设置很高高的精度度就可以以产生出出封闭曲曲面了。所以，CATTIA

18、 逆向的的每一步步来说都都是相互互关联的的，都对对最后的的结果会会产生影影响。 : OO8 ee* DD, EE& rr三维|cadd|机械械|汽车车|技术术|caatiaa|prro/ee|ugg|innvenntorr|sooliddedgge|ssoliidwoorkss|caaxa做出每一一个曲面面后，然然后利用用高级曲曲面模块块中的曲曲面过渡渡（Bllendd）功能能进行各各个曲面面之间的的连接。要注意意的一个个问题是是，对称称的时候候不要直直接用结结合曲面面对称，如果直直接对称称，在对对称面处处曲面将将不能保保证曲率率连续，我们的的做法是是先用对对称面偏偏移一个个平面（距离不不可以太太大），然后对对曲面进进行切割割，再进进行对称称，最后后利用bblennd功能能把对称称的两个个曲面选选择曲率率连续结结合起来来（如图图中的红红色曲面面部分）。这样样得到的的曲面质质量将可可以达到到曲率连连续，符符合要求求。 完成曲面面造型后后可以利利用CAATIAA 中的的距离分分析功能能对模型型进行点点云误差差分析，分析结结果显示示最大的的误差为为0.5552mmm，最最小是00.3332mmm。最大大