6,数字化外形编辑器(DSE).doc

第六章 数字化外形编辑器（DSE）CATIA V5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CATIA V5应用有：CLASS A曲面重建（利用FSS），直接多边形加工（利用CATIA Machinist），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CATIA V5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(Cloud Import)、输出点云(Cloud Export)、点云编辑菜单(Cloud Edition)、创建扫描线菜单(Scan Creation)、创建曲线菜单(Curve Ceation)、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 (Cloud Import)和点云输出 (Cloud Export)点云输入 (Cloud Import) 和点云输出 (Cloud Export)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CATIA V5用户逆向造型的需要。（图标如下所示）Cloud Impor点云输入 Cloud Export点云输出 6.1.2 点云编辑菜单(Cloud Edition)点云编辑菜单(Cloud Edition)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(Scan Creation)扫描线生成菜单(Scan Creation) 生成扫描线 Planar Sections平行截面线 Curve on Cloud 投影扫描线 Scan on Cloud 点云扫描线6.1.4 创建曲线菜单(Curve Ceation)CATIA V5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）Curve on Plane 平面曲线Curve in Space 空间曲线Curve from scans 扫描曲线6.1.5 图象操作菜单(Operation)CATIA V5为用户提供点云合并分割手段。（图标如下所示）Merge 合并Merge Polygons 合并多边形 Split a Polygon or a Cloud 分割多边形或点云6.1.6 上色菜单（Tessellation）CATIA V5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CATIA V5为用户提供的高级操作工具。（如：点云定位）图标如下所示。Align with Cloud 点云定位Align with Surface 曲面定位Align using sphere 球定位Use Align Transformation 使用转换定位Flip Edges 尖边Fill Holes 填洞 Distance Analysis 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(Cloud Import)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(Cloud Import)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：Ascii free ; 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b) 比例因子(Scale factor)：输入文件按输入比例缩放输入模型c) 文件单位（File unit）：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（Cloud Export）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2） 打通存贮文件的路径3） 输入文件名4） 选择存贮文件的格式（例如：Ascii ;Stl ; Cgo）5） 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（Activate points）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（Valid trap）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)：点（Point） 扫描线或格子（Scan or Grid） 点云单元 (element of a cloud) 整个点云（global cloud）若用圈定(Trap)激活区，你可以根据圈定类型（Trap Type）圈定激活区圈定类型（Trap Type）：矩形（Rectangular）多边形（Polygonal）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）能够选择保留部分a)圈定线之内b) 圈定线之外）能够通过选择部分点云召回全部点云： a) 激活所有（Activate all） 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（Physical removal）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（Physical removal）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d) 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e) 被物理删除的点不能恢复6.2.5 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)：点（Point） 扫描线或格子（Scan or Grid） 点云单元 (element of a cloud) 整个点云（global cloud）若用圈定(Trap)删除区，你可以根据挑选类型（Trap Type）圈定删除区挑选类型（Trap Type）：矩形（Rectangular）多边形（Polygonal）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： 删除的点不能恢复 所有自由边都显示6.2.6 平行截面线（Planar Sections）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（Planar Sections）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2） 根据需要，在平面定义（Plane Definition）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3） 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。4） 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First Curve区域，选第二条就出现在Second Curve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。5） 定义切割面：a) 用步距定（Step）义切割面 打开固定（Fix）区的步距（Step） 在步距（Step）对话框中输入步距 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 打开固定（Fix）区的数量（Number） 在数量（Number）对话框中输入数量 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6） 切割面影响区（Influence Area）：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7） 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（Grouped into one element）：形成的截面线以组的形式出现在结构树上8） 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。6.2.7 点云曲线（Curve on Cloud ）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（Curve on Cloud ），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。4） 如果目标是点云，为投影线确定离散点数。例如：10或205） 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6） 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。7） 点击Apply，刷新结果，OK确定结果，扫描线出现在结构树上。6.2.8 生成扫描线(Creating Scans on Cloud)1) 点击创建扫描线(Creating Scans on Cloud)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6.2.9 平面曲线（Curve on Plane）1） 点击平面曲线（Curve on Plane）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（Through Points）类型：此曲线是通过每个点的多圆弧曲线b) 选逼近点（Near Points）类型：此曲线是单圆弧曲线，光滑通过所选的点c) 选控制点（Control Points）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4） 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c) 点击第三个图标，显示曲线和选点之间的距离（仅在逼近点（Near Points）类型中有用）5） 在空间或几何体任选一点作为曲线的起始点6） 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7） 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： 点击对称（Mirror Symmetry ） 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 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 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（Curve in Space）1） 点击空间曲线（Curve in Space）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（Through Points）类型：此曲线是通过每个点的多圆弧曲线b) 选逼近点（Near Points）类型：此曲线是单圆弧曲线，光滑通过所选的点c) 选控制点（Control Points）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3） 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d) 点击第三个图标，显示曲线和选点之间的距离（仅在逼近点（Near Points）类型中有用）4） 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5） 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（Curve from scans）分割角类型精度1） 点击形成扫描曲线（Curve from scans）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4） 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） 5） 定义分割角：如果曲线到达此角，分点显示，曲线分成两条6） 点击OK，曲线生成，加到结构树上6.2.12合并点云（Merging Cloud of Points）1） 点击合并（Merging Cloud of Points）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5） 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（Merging Polygons）1点击合并多边形（Merging Polygons）图标，多边形合并对话框出现2） 选择需要合并的多边形，多边形清单出现在对话框里3） 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4） 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5） 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（Splitting Polygons or Clouds）1） 点击分割多边形或点云（Splitting Polygons or Clouds）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c) 如果选择的是空的或者是全选，则不产生新的分割元素d) 恢复原始元素： 将原始元素从不显示转化到显示 运用合并，将分割元素合并在一起6.2.15显示选项（Display Options）1） 点击显示（Display Options）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c) 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3） 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： 扁平（Flat）：光线与三角形法向一致 光滑（Smooth）：光线将与三角形切向一致，给人高质量的感觉4） 打开网状（Mesher）选项a) 3D Mesher：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) 2D Mesher：快速简单获得多边形面5） 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（Offsetting the Polygon）1） 点击偏置（Offsetting the Polygon）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6.2.18 Flip Edges1） 点击Flip Edges图标和一片云，尖边对话框出现2） 输入Flip Angle 这个角度是两个三角形共同边旋转的角度3） 点击Apply，Flip Edges将高亮度显示 Proposed flipped edgesOriginal meshing Final result4） OK，完成操作6.2.19填洞（Filling Holes on Polygons）1） 点击填洞（Filling Holes）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d) 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（Aligning Clouds）1） 点击云定位（Align with Cloud ）图标或面定位（Align with Surface）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（Valid trap）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)：点（Point） 扫描线或格子（Scan or Grid） 最小点云单元 (element of a cloud) 整个点云（global cloud）若用圈定(Trap)激活区，你可以根据挑选类型（Trap Type）圈定激活区挑选类型（Trap Type）：矩形（Rectangular）多边形（Polygonal）开槽形（Spline）2） 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）3） 选择目标点云或目标面4） 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c) 两块点云的边界应尽量相同若回答