UG逆向建模学习02

逆向建模学习主讲人：刘占东时间：2013年12月13日课程简介一、逆向工程介绍二、曲面基础知识（1）曲面连续性概念（2）曲面品质三、曲面建模技巧一、逆向工程介绍实物样件数据采集数据预处理数据分块曲线重构曲面重构CAD模型CAE系统CAM系统快速成型RP产品样件模具新产品点云拼合降噪、除杂过滤网格化快速成型RP逆向工程应用流程常用逆向软件应用

geomagic

（常用于点云处理）

Imageware

（常用于曲线构造）

Catia/UG

（常用于曲面创建）一、逆向工程介绍一、逆向工程介绍点云的处理点云的降噪、匀化

噪声去除：数据噪声主要由振动、镜面反射或零件粗糙的表面等因素引起，是测量中很难避免的。噪声不仅会增加曲率或法矢的估算误差，影响数据分块，而且会破坏曲面模型的光顺性，这是一个不容忽视的问题。数据匀化：样件本身复杂的拓扑结构和固定样件所用的夹具都会引起测量数据的局部缺失，这可能会给特征提取和曲面重构带来很大困难。在进行特征提取前，应通过一定的方法恢复丢失的测量信息，这就是数据匀化或数据补全技术。均匀压缩（8298个点）扫描点（68531个点）均匀压缩处理（0.31mm压缩至1.13mm）一、逆向工程介绍点云的处理点云数据的过滤

数据压缩：随着激光测量技术的广泛应用，测量结果往往是大规模的，因此可能存在大量的冗余数据，在曲面造型前需要按一定要求减少测量点的数量，即进行数据压缩。不同类型的数据其压缩方法也不同。一、逆向工程介绍点云的处理点云数据网格化

点云处理的最后一步是生成网格化点云，网格化点云质量的好坏直接影响到下一步的点云数据分块，而对最终生成的曲面也有一定的影响。正确建立各点之间的拓扑关系，形成三角平面片是网格化点云的关键。另外在曲面较平坦的范围内要合理减少三角平面片数量，在曲面曲率比较大的范围内合理增加三角平面片的密度。二、曲面基础知识曲面连续性概念

曲面连续性可以理解为相互连接的曲面之间过渡的光滑程度。提高连续性级别可以使表面看起来更加光滑、流畅。曲面连续性级别：

1.G0-位置连续2.G1-切线连续3.G2-曲率连续4.G3-曲率变化率连续图中所示的两组线都是位置连续，他们只是端点重合，而连接处的切线方向和曲率均不一致。这种连续性的表面看起来会有一个很尖锐的接缝，属于连续性中级别最低的一种。曲面连续性概念

1.G0-位置连续二、曲面基础知识图中所示的两组曲线属于切线连续，他们不仅在连接处端点重合，而且切线方向一致(可以看到相连的两条线段梳子图的刺在接触点位置是在一条直线上的)。这种连续性的表面不会有尖锐的连接接缝，但是由于两种表面在连接处曲率突变，所以在视觉效果上仍然会有很明显的差异。会有一种表面中断的感觉。曲面连续性概念

2.G1-切线连续二、曲面基础知识图中的两组曲线属于曲率连续。他们不但符合上述两种连续性的特征，而且在接点处的曲率也是相同的。如图中所示，两条曲线相交处的梳子图的刺长度和方向都是一致的。这种连续性的曲面没有尖锐接缝，也没有曲率的突变，视觉效果光滑流畅，没有突然中断的感觉。这通常是制作光滑表面的最低要求。也是制作A级面的最低标准。曲面连续性概念3.G2-曲率连续二、曲面基础知识图中的两组曲线的连续性属于曲率变化率连续。这种连续级别不仅具有上述连续级别的特征之外，在接点处曲率的变化率也是连续的，这使得曲率的变化更加平滑。曲率的变化率可以用一个一次方程表示为一条直线。这种连续级别的表面有比G2更流畅的视觉效果。但是由于需要用到高阶曲线或需要更多的曲线片断所以通常只用于汽车设计。曲面连续性概念4.G3-曲率变化率连续二、曲面基础知识G0由于使模型产生了锐利的边缘，所以平时都极力避免，甚至想尽办法摆脱这种效果。——不常用G1由于制作简单，成功率高，而且在某些地方极其实用，比如两个面之间的倒角就用这种连续级别。——比较常用G2由于视觉效果非常好，是大家追求的目标，但是这种连续级别的表面并不容易制作，它是Nurbs建模中的一个难点。这种连续性的表面主要用于制作模型的主面和主要的过渡面。——常用G3这种连续级别通常不使用，因为他们的视觉效果和G2几乎相差无几，而且消耗更多的计算资源。这种连续级别的优点只有在为了得到完美的反光效果而要求表面曲率变化非常平滑的时候才会体现出来。曲面连续性概念

曲面连续性总结二、曲面基础知识

A级曲面

A级曲面定义滿足相邻曲面间之间隙在0.005mm以下，切率改变(tangencyChange)在0.16度以下，曲率改变(curvaturechange)在0.005度以下，且符合以下条件：

1.所有特征都必须分解成单凸或单凹特征。

2.所有特征线（面）阶数必须小于6阶。

3.零件边界线必须光顺。

4.与点云误差±5mm以内。的曲面称为A级曲面二、曲面基础知识

A级曲面

在汽车覆盖件里面对A面的另一种解释：A面为车身外表面，白车身B面为不重要表面，比如内饰表面C面为不可见表面

但是现在随着美学和舒适性的要求日益提高，对汽车内饰件也提到了A级曲面的要求。因而分类随之简化，A级曲面，可见（甚至是可触摸）表面；B级曲面，不可见表面。采用这样的划分方法则汽车的console（副仪表台）属于A级曲面，内部结构件则是B级曲面。二、曲面基础知识曲面品质

1.曲面光顺性检测

二、曲面基础知识高斯曲率检测法

反射线检测法高光线检测法截面线检测法相交连续斑马纹显示使用彩色边界线构成相交面的结果。斑马纹在相交处不连续，粗细变化不均匀。斑马纹显示使用彩色边界线构成相切圆角面的结果，斑马纹成相交连续，存Z形，粗细变化不均匀。相切连续斑马线显示使用彩色曲线生成曲率连续圆角面形状的结果,斑马纹光顺连续，存S形，粗细变化均匀。曲率连续曲面品质

1.曲面光顺性检测

二、曲面基础知识斑马纹走向光顺，粗细变化均匀。面的质量较高。斑马纹走向紊乱出现波浪，粗细变化不均匀。面的质量不好。斑马纹走向紊乱出现旋涡，粗细变化不均匀。面的质量差。彩色斑马纹断开，粗细不均匀，显示曲面之间不一致的趋势，面与面之间没有达到要求的连续性。彩色斑马纹都存S形，粗细变化均匀，显示曲面之间达到很好的曲率连续。二、曲面基础知识曲面品质

1.曲面光顺性检测

曲面品质2.曲面重合度检测

二、曲面基础知识曲面品质3.曲面调整

二、曲面基础知识第一步是寻找坏点（即严重偏离位置的点），并调整它的位置以满足曲面的变化趋势；第二步是粗光顺，把控制点作为评价对象，调整控制点使控制点的走势大致相同，并保证曲面的局部单凸性或单凹性；第三步是精光顺，打开曲面的截面曲率梳，以它作为评价指标，调整曲面的控制点使曲率梳上各段的曲率变化均匀。划分主要曲面构成

这一步至关重要，对建模的品质有直接的影响。

三、曲面建