基于CATIA的某车前地板左门槛逆向设计.doc

沈阳航空工业学院毕业设计（论文）基于CATIA的某车前地板左门槛逆向设计院 系机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级学 号姓 名指导教师负责教师 2009年7月摘 要本文介绍了利用CATIA软件将汽车钣金件数据点云通过逆向工程技术设计成零件曲面的过程。在设计过程中涉及到点云整理、数字编辑、创成曲面造型等技术。在建模过程中，运用正向设计的思维对数据进行处理,解决了汽车前地板左门槛加强板平面因加工引起的局部变形，以及因点云不完整出现的误差。所建的汽车前地板左门槛加强板数字模型与所给的点云贴合较好。关键词：逆向工程；点云；CATIA；曲面造型；AbstractThis paper describes the use of CATIA software packages to automobile metal stronghold cloud through reverse engineering design of curved parts. In the design process involves some clouds, digital editing, and such as surface modeling technology. In the course of modeling, using the top-down design thinking for the data processing, solved the floor by reinforcing plate left threshold processing, as well as local deformation caused by point cloud of incomplete. The car left before floor board with digital model threshold to strengthen the joint point cloud.Key words ： Reverse Engineering；Point Cloud; CATIA; Surface Modeling;目 录1 逆向工程概述11.1 逆向工程定义及其应用11.2 逆向工程系统31.3 逆向工程设计前的准备工作82 CATIA V5介绍102.1 CATIA 在制造业的应用102.2 CATIA V5概貌103 CATIA逆向工程建模基础233.1 CATIA曲面的逆向重构233.2 CATIA逆向工程建模基本流程253.3 CATIA逆向工程的特点263.4 CATIA用于逆向工程的主要模块功能简介264 汽车后背门加强板数字建模过程284.1 点云的处理334.2 前地板左门槛加强板外型曲面的制作344.3做曲面是的凸台部分384.4 做圆角444.5 修剪484.6 距离分析514.7 生成实体525 致 谢54总结55参考文献5657逆向工程概述1.1 逆向工程定义及其应用逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后利用CAD技术建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们可以称之为“正向设计”。逆向工程则是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程，它包括影像逆向、软件逆向和实物逆向等三个方面。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造，被称为“实物逆向工程”。这种从实物样件获取产品数学模型并制造得到新产品的相关技术，已成为CAD/CAM系统中的一个研究及应用热点，并发展成为一个相对独立的领域。在这意义下，“实物逆向工程”（简称逆向工程）可定义为：将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造的过程。一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容： (1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。(2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。(3)损坏或磨损零件的还原。(4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。由下图1.1可了解逆向工程的整个产品的开发过程。图1.1产品开发流程在产品造型日益多元化的今天，逆向工程已成为产品开发中不可或缺的一环，其应用范围包括：在对产品外形的美学有特别要求的领域，为方便评价其美学效果，设计师广泛利用油泥、黏土或木头等材料进行快速且大量的模型制作，将所要表达的意向以实体的方式表现出来，而不采用在 计算机屏幕上显示缩小比例的物体投视图的方法。此时，如何根据造型师制作出来的模型快速建立三维CAD模型，就必须引入逆向工程技术。当设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如在航空航天、汽车等领域，为了满足产品对空气动力学的要求，首先要求在实体模型、缩小模型的基础上经过各种性能测试（如风洞实验等）建立符合要求的产品模型。此类产品通常是由复杂的自由曲面拼接而成的，最终确认的实验模型必须借助逆向工程，转换为产品的三维CAD模型及其模具。在没有设计图纸或设计图纸不完整，以及没有CAD模型的情况下，通过对零件原型进行测量，形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件。逆向工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的应用价值。为了研究上的需求，许多大企业也会运用逆向工程协助产品研究。例如韩国现代汽车在发展汽车工业制造技术时，曾参考日本HONDA汽车设计，将它的各个部件经由逆向工程还原成产品，进行包括安全测试在内的各类测试研究，协助现代的汽车设计师了解日系车辆的设计意图。这是一个基于逆向工程的典型设计过程：利用逆向工程技术，可以直接在已有的国内外先进的产品基础上，进行结构性能分析、设计模型重构、再设计优化与制造，吸收并改进国内外先进的产品和技术，极大地缩短产品开发周期，迅速地占领市场。在快速原形制造（RPM）中通过逆向工程，可以方便地对快速原形制造的原形产品进行快速、准确的测量。以上五方面都需要运用逆向工程技术完成产品设计，可见，逆向工程在产品开发中发挥着重要作用。1.2 逆向工程系统随着计算机技术的发展，逆向工程技术和先进制造技术的结合日趋紧密，如20世纪80年代初发展起来的快速原形技术、基于网络的异地设计及制造技术等，在产品设计和制造阶段都需要逆向工程技术的支持。同时，逆向工程技术也和计算机辅助测量（CAT）、辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）以及计算机辅助工程分析（CAE）密切相关。逆向工程成功应用的关键不仅在于各计算机辅助子模块能较好地独立完成各项工作，很大程度上还取决于各个子模块的计算机集成程度。可以说，逆向工程是CAT/CAD/CAM/CAE等先进的计算机辅助技术集成应用的一个典型例子。如何将这些技术组成一个整体，即集成逆向工程系统，是逆向工程技术应用研究的一个重要方向。逆向工程系统主要由三部分组成：产品实物几何外形的数字化子系统、三维CAD模型重建子系统、产品或模具的制造子系统等。1.2.1 产品实物几何外形的数字化系统产品表面数字化又称数据测量，是指通过特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据，在此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。因而，高效、高精度地实现样件表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键技术之一，是逆向工程中最基本，最不可缺少的步骤。数据获取在产品设计师与逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之间扮演着桥梁的角色。可以这么认为，数据测量是逆向工程的基础，测量数据的质量与最终模型的质量密切相关，直接影响到整个工程的效率和质量。实际应用中，常发生因模型表面数据获取的问题而影响重构模型精度的情况。因此，如何取得较佳的物体表面数据，一直是逆向工程的一个主要研究内容。目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了本身的精度、速度和经济性，还使得测量数据类型及后续处理方式不尽相同。根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面三维数据的获取方法基本上可分为两大类，即接触式与非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式。其中，光学式包括三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光学式包括CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。测量方式对比与设备选型接触式测量有以下优点：因接触式探头发展已有几十年，其机械结构及电子系统已相当成熟，故有较高的准确性和可靠性。接触式测量的探头直接接触工件表面，故对工件表面的反射特性、颜色及曲率关系要求不高。被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。与接触式测量相比，非接触式测量主要有以下优点：不必做探头半径补偿，因为激光光点位置就是工作表面的位置。测量速度非常快，不必像接触式触发探头那样逐点进行测量。软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。对于逆向测量而言，数据采集的方式应满足下面这些要求。采集精度应满足工程的实际需要，如汽车工业，其最终的整体符合精度不能低于0.1。采集速度要快，尽量减少测量在整个逆向工程中所占有的时间。数据采集要完整，不能有缺漏，以免给后期的曲面重构带来障碍。数据采集过程中不能破坏原形。降低测量成本。根据上面这些要求，可以根据逆向工程中测量的实际情况，选择不同的测量方式，或同时利用不同的测量方式进行互补，以得到一个精度高、信息全面的测量数据。在接触式测量方法中，三坐标测量机（CMM）是应用最为广泛的一种测量设备，再结合实际情况，利用三坐标测量机进行测量。1.2.2 三维CAD模型的重建子系统在逆向工程中，由于后续的产品加工制造、快速原形制造、虚拟制造仿真、工程分析和产品的再设计等应用都需要CAD数学模型的支持，这些应用都不同程度地要求重建的CAD模型能准确的还原实物样件，所以实物的三维CAD模型重建是整个过程最关键、最复杂的一环，其模型重建流程如图1.2所示，从流程图可以看出整个环节具有工作量大、技术性强的特点，因此，对如何快速、准确地实现模型重建，国内外的研究者进行了大量的研究。总的来说，影响三维CAD模型重建系统的主要包括两个部分：一是逆向工程软件；二是人员。点云处理 提取特征点云建立特征曲线选择适当的方法创建曲面模型 曲面光顺性检查 曲面间连续性检验 曲面与点云的误差检验是否满足要求否是生成实体模型图1.1 模型重建流程1逆向工程商品化软件迄今为止，在国际市场上的四大逆向工程软件，有美国EDS公司的Imageware、美国雨滴公司产品Geomagic Studio, 由英国 DELCAM 公司出品CopyCAD ， 韩国 INUS 公司出品的RapidForm。在一些流行的CAD/CAM集成系统中也开始集成了类似模块，如CATIA中的DSE、QSR模块，Pro/E中的Pro/SCAN功能等。 专业逆向工程商品化软件 目前，就专用逆向工程软件来说主要有Imageware、CopyCAD、Geomagic、及RapidForm四大软件。 通用CAD软件 CATIA CATIA是法国达索系统公司开发的大型CAD/CAE/CAM应用软件，在世界CAD/CAE/CAM领域中处于主导地位。CATIA被广泛应用于航天航空、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器、消费品行业，它集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，满足了工业领域各大、中、小型企业需要。CATIA V5具备最完美和友好的操作界面，具备VGX、C-NEXT等多种先进技术，可以说CATIA最善于吸取其他CAD软件的优点。无论V4和V5，CARTIA在曲面造型方面可谓功力深厚。在V5中添加了FREE STYLER，CLASS A等基于NURBS算法的自由曲面造型功能，使CATIA V5的曲面造型如虎添翼。在曲面的SWEEP，LOST等功能也是目前所有CAD平台中功能最强的，V5在曲面修补缝合上也花了不少工夫。CATIA V5的数字曲面编辑模块（Digitized Shape Editor）和快速曲面重构模块（Quick Surface Reconstruction）等是逆向工程的专用模块，可以提供多种格式的点云输入和输出数据，除了具有对点云数据进行处理的功能外，还提供了强大的曲面、曲线直接拟合功能，由于植入了STYLER的算法，CATIA的POWER FIT功能比专用逆向工程软件IMAGEWARE的FIT FEREFROM要强大得多。在云点质量较好的情况下CATIA FIT出的面比IMAGEWARE的FIT出的面要好得多，只是人工控制能力差，但对于精度要求不高的情况下已经完全可以把握。 UG和Pro/E等软件也有逆向功能模块，例如，UG中的Quick Shape逆向功能模块、Pro/E中的Surface逆向功能模块。 逆向工程软件选型目前，进行CAD模型的重建，有两种选择方案，一是基于正向的商品化CAD/CAE/CAM系统软件，如I-deas、UG、Pro/E和CATIA等；二是专用的逆向造型软件，如Imageware、RapidForm、Geomagic等。逆向CAD建模通常是由曲面到实体，对CAD系统的曲面、曲线处理功能要求较高。为满足复杂曲面重建的要求，一些软件商在其传统CAD系统里集成了逆向造型模块，较有代表性的如Pro/E的Scan-Tools模块、Strim100的Surface Recondtruction模块、UG中的Point Cloud功能CATIA中的Digitized Shape Editor、Quick Surface Reconstruction模块等。应该说，这些通用CAD/CAM系统中集成的模块，自动化程度比较高，但功能尚显单一，仍不能应用的要求，在完成高精度的项目、在点云质量不高和细节特征较多时，就不能较好地完成任务。因此，在正向CAD软件的基础上配备专用的逆向造型软件是目前业界流行的软件造型方式。目前在市场上，尽管出现了多个与逆向工程相关的软件系统，但许多是采用以三角Bezier曲面为基础的曲面构造方法，如RE-SOFT、CopyCAD、Geomagic、及RapidForm等，尽管这些软件都提供了相应的把Bezier曲面转换成通用CAD/CAM软件采用的矩形域四边曲面模型表达方式的模块，但是，在转换过程中不可避免地会失去一些信息，产生一定误差。同时，这类软件还存在着对曲面修改能力不足、可控性差的缺点，这些都限制了它们在实践中的应用。而作为逆向工程软件的典型代表，Imageware采用的NURBS曲面模型，与UG、Pro/E和CATIA等通用CAD/CAM软件采用的曲面描述方法相同，相互间可方便地沟通，被广泛用来与其他软件进行搭配。随着CAD/CAE/CAM系统软件和逆向造型软件对曲面造型的不断深化和发展，必定为逆向工程的实施提供更大的发展空间。.2 人员作为逆向工程人员除了了解产品特点，制造方法和熟练使用CAD软件、逆向造型软件外，还应熟悉上游的测量设备，甚至必须参与测量过程，以了解数据特点，还应了解下游的制造过程，包括制造设备和制造方法等。1.2.3 产品或模具的制造在完成实物的CAD模型重建后，可以在CAD软件中进行模具设计模块中进行模具设计，通过数控加工制造原型，也可以利用快速技术来制造原型和模具，一方面为模型的修改和再设计提供实物样件，另一方面，对一些材料制造的零部件，还可以直接制造出来产品的模具。这样做，可以避免机械加工的长周期和复杂的工艺设计，为产品的快速开发和制造提供有效的工具支持。1.3 逆向工程设计前的准备工作做一个逆向设计的工作，可能比做一个正向设计更具挑战性。在设计一个之前，首先必须尽量理解原有模型的设计思想，在此基础上还可能还可能要修复或克服原有模型上存在的缺陷。从某种意义上看，逆向设计也是一个重新设计的过程。在开始进行一个逆向设计前，应该对零件进行仔细分析，主要考虑以下一些方面。 确定设计的整体思路，对自己手中的设计模型进行系统地分析。面对大批量、无序的点云数据，应该首先要考虑周全，步骤明确，做到心中有数，主要是将模型划分为几个特征区，得出整个设计思路，并找到设计的难点和疑点，从多方面考虑和解决问题。 确定模型的基本构成形状的曲面类型，这关系到相应设计软件的选择和软件模块的确定。对于用肉眼就可以辨别的初等解析曲面件，如平面、圆柱面、圆锥面等则没必要因为有测量数据而用自由曲面去拟合一张，这样就能做到直接面对难点疑点，有针对性地解决问题，缩短工作时间。2 CATIA V5介绍2.1 CATIA 在制造业的应用CATIA 的全称为Computer-Aided Three-dimension Interactive Application，是集成CAD、CAM、CAE的大型软件，由法国达索系统公司开发，是全球制造业的主流设计软件。CATIA 广泛应用于制造业的各个领域，从航空、汽车、造船、通用机械到电子电器、生活用品。许多世界知名的公司如波音、克莱斯勒、宝马、奔驰、本田、丰田等都使用CATIA作为主要的设计软件。随着中国制造业的发展，特别是汽车工业的发展，随着越来越多的国际把生产和开发工作引入中国，CATIA也在不断地普及和深入。2.2 CATIA V5概貌CATIA V5涵盖了机械设计、外形设计、分析与仿真、工厂设计、数控加工、数字化样机、数字样机、设备与系统、人体工程和知识工程等丰富的内容。图2.1所示为包含了所有CATIA V5模块的菜单。每个使用CATIA V5的企业都只是用其中的一部分模块，但是，了解一下CATIA V5所包含的模块还是很有用的。图2.1CATIA V5模块“基础模块”包含了如图2.2所示的模块，装配件的产品结构、材料库、与CATIIA早期版本接口、标准件库编辑器和能够实现逼真、美丽的渲染效果的照片工作室和室时渲染，还有虚拟现实、特征字典编辑器等模块。图2.2基础结构在图2.3中可以看到CATIA V5用于机械设计的模块：除了实体造型的零件、装配件设计、二维制图和二维草图基础模块外，还有焊接模块、钣金设计等模块。图2.3机械设计图2.4所示，“形状”子菜单中包含了CATIA曲面造型的模块，包括能够创建A级曲面的自由曲面造型、汽车Class A、汽车车身紧固件设计、在二维图片上描画曲线的早图跟踪器、处理从三坐标测量仪生成的点云数据的数字化外形编辑器，以及后续重建曲面的快速曲面重建模块、在点云数据上直接造型的外形雕刻，还有产品结构设计过程中普遍应用的创成式外形设计等模块。图2.4形状图2.5所示，“分析与仿真”子菜单中包括可变形装配的公差分析、网格划分工具和对零件和装配件进行强度分析等模块。图2.5分析与模拟图2.6所示，“AEC工厂”子菜单中包含工厂布局模块。图2.6 AEC工厂图2.7所示，“数控加工”子菜单中包括两轴加工、两半轴加工、曲面加工、高级曲面、加工检查和快速原型等模块。图2.7加工图2.8所示，“数学模型”子菜单中包含许多DMU模块，如数字样机漫游器、检查数字样机尺寸和干涉的空间分析模块、运动机构仿真模块和拆装模拟等模块。图2.8 数学模型图2.9中可以看到，“设备与系统”子菜单中有许多设备与系统模块，如电路板设计等模块。图2.10所示，“加工的数字流程”子菜单中包括用于加工流程的公差与标注。图2.11所示“人机工程学设计与分析”模块包括人体测量编辑器、人体行为分析、人体建模和人体姿势分析。图2.12所示，“知识工程”，是CATIA V5的精髓之一。知识工程包括知识顾问、知识专家、产品工程优化器、产品知识模板、业务知识流程模板、产品功能优化和产品功能定义。图2.9设备与系统图2.10制造的数字处理图2.11人机工程学设计与分析图2.12智件3 CATIA逆向工程建模基础3.1 CATIA曲面的逆向重构一般而言，产品外形的CAD模型是由多张不同几何形状的曲面经过延伸、过渡、裁剪等处理混合而成，而每一种曲面都有其特性和生成方式。因此，在应用逆向工程技术重构出产品的原CAD模型的过程中，单纯的使用某种曲面生成方法是无法完成整个模型的重构，应根据此产品外形的几何特性，选择适当的处理方法，方可较好地得到原产品的几何形状，以满足产品外形的几何特性。产品的逆向曲面重构的过程如下图3.1所示。曲面分割选择合适的造型方法生成曲面曲面质量评估（精度、光顺性）曲面裁剪、生成外表面外表面光顺性评价图3.1曲面重构流程 可见，在曲面重建的过程中，了解一些曲面生成的方法及数学原理，可以加快曲面重构的进程。这里的分类是应用层面上的，不是数学或专业的分法，主要是日常工作常用的一些曲面生成方法。曲面造型分两种方法，一是曲线构造曲面；二是由曲面派生曲面。3.1.1 由曲线构造曲面的方法 旋转曲面：一轮廓曲线绕某一轴线旋转某一角度而生成的曲面。 线性拉伸面：一曲线沿某一矢量方向拉伸一段距离而得到的曲面。 直纹面：多条线沿某个方向（U或V）构成面。由于同时用到几条线，且生成曲面时，把相邻两曲线参数数值相同的点用直线段连接而得到曲面，所以，这些的排列距离和均匀程度对结果影响很大。 扫描面：截面发生曲线沿一条、二条、或三条方向控制曲线运动、变化而生成的曲面。可根据各发生曲线与脊骨曲线的运动关系，把扫描面分为平行扫描曲面、法向扫描曲面和放射扫描曲面。由于这种造型方法只需指定运动对象及其运动轨迹，方法简洁、高效，因此，许多商用造型系统都有这种造型功能。扫描法在生成复杂形状的曲面和实体的几何造型系统中具有很强的造型功能。扫描曲面涵盖的范围很广，从简单的平面到不同截面所组合而成的曲面等，都能用扫描曲面来表示，工业产品的外形绝大多数是由一般形状简单的曲线或曲面所组成，因此，这些曲面大部分都能表示成扫描曲面。3.1.2 由曲面派生曲面的方法 等半径倒圆曲面：一定半径的圆弧段与两原始曲面相切，并沿着它们的交线方向运动而生成的圆弧形过渡面。 变半径倒圆曲面：半径值按一定的规律变化的圆弧段与两原始曲面相切，并沿它们的交线方向运动而生成的圆弧形过渡面。 等厚偏移曲面：与原始曲面偏移一均匀厚度值的曲面。 变厚度偏移曲面：在原始曲面的角点处，沿该点曲面法矢量方向偏移给定值而得到的曲面。 混合曲面（桥接曲面）：在两个（或多个）分离曲面的指定边界线处，生成一个以指定边界为生成曲面的边界线，与所选周围原始曲面圆滑连接的中间曲面。 延伸曲面：在曲面的指定边界线处，按曲面的原有趋势（或某一给定的矢量方向）进行给定条件的曲面扩展而生成的曲面。 修剪曲面：把原始曲面的某一部分去掉而生成的曲面。 拓扑连接曲面：把具有公共边界线的两个曲面进行拓扑相加后的曲面。对不规则的自由曲面在CATIA中由贝塞尔曲面（FS自由曲面造型模块）和B样条曲面（包括非均匀B样条曲面NURBS曲面，GSD通用曲面造型模块）两种不同的定义形式。由于贝塞尔曲面和样条曲面以四边面为基础，所以对三边面或多边面的处理将是CAD软件处理的难点，如Imageware通常采用过渡曲面的方法，而CATIA可以对此类曲面的直接处理也可以得到很好的效果，也可以看出此软件的曲面造型功能的强大。3.2 CATIA逆向工程建模基本流程一般产品的建模应该满足下面产品设计的主要的要求：数学模型的精度误差满足用户可交付使用；曲面内在的质量要求，如曲面的连续性要求，光顺性要求等；曲面连续过渡的质量要求，如不能出现尖角等；过渡曲面的流动路径要求；曲面或局部协调性和对局部特征分界的合理性；工程制造标准的要求；模具拔模的工程制造符合性要求；设计、质量和验证审核的可行性；CATIA逆向工程是工程建模的一种方法，生成的数学模型也应符合一般产品建模的基本要求，产品设计和检验流程遵循逆向工程建模的一般过程，如下图扫描点云特征线面实体模型图1.2逆向建模一般流程3.3 CATIA逆向工程的特点由于CATIA软件强大的集成优势，CATIA逆向各模块的相互结合，使得CATIA逆向工程有自己的特点。点及点云数据处理的高效率。可以构建Class A曲面。可以根据需要快速构建Class B曲面。GSD模块曲面功能强大，并可进行可行性分析。多样化检测工具（曲率分析、连续分析、距离分析）。三角网格曲面直接进行3轴加工。以DMU SPA对数位模型进行空间干涉检测。3.4 CATIA用于逆向工程的主要模块功能简介从CATIA逆向工程中，用于逆向工程中的模块主要有：DSE（数字编辑器）模块；QSR（快速曲面重构）模块；GSD（通用曲面造型）模块。3.4.1 DSE数字编辑器模块 此模块在CATIA逆向工程中的主要功能 导入点或点云数据。 预处理点云数据包括点云的过滤、删减、空洞修补、对齐、合并等。 点云三角面片网格化。 点云剖面生成扫描线。 误差检测。 此模块应用流程 点资料的整理，为曲面重构做准备。 三角网格曲面划分后可直接进行3轴加工或快速成型。 点云与重构的曲面做误差分析检测和控制。 三角网格曲面划分后可直接进行DMU空间分析检测。3.4.2 QSR快速曲面重构模块 此模块在CATIA逆向工程中的主要功能应用快速曲面重构模块及数字编辑器可以快速、轻易的重构精准曲面 此模块应用流程 重构可编辑的高精度曲面。 划分三角网格面片提取适用的曲面区域。 以特征边界与局部点云重建自由曲面区域。 辨别及重构基本几何曲面。 品质检测及误差分析。3.4.3GSD通用曲面造型模块 此模块在CATIA逆向工程中的主要功能将数字编辑器或快速曲面重建模块提取或生成的特征线或线框，在GSD模式下重新构面，生成高精度和高质量的曲面。 此模块应用流程 根据做好的特征线或线框，结合产品结构，构造曲面。 对部分细节优化。 裁剪、合并生成高品质的曲面。 误差检测。由上可知，在设计过程中，并不是所有的点都是需要选取的，因为，在确定曲面的控制曲线时，需要找出哪些点或线是有用的，哪些点或线是细化特征的，在以后设计中要用到。在选点时，尽量选择质量好的且能反映此部分特征的点或线，然后对其造型。4前地板左门槛加强板数字建模过程4.1点云的处理进入CATIA用户界面如下图4.1所示：图4.1CATIA用户界面读入点云数据：点击文件，打开point cloud操作如图4.2、图4.3所示。图4.2图4.3单击打开按钮，汽车后背门加强板点云数据就显示在CATIA界面中，如图4.4所示。图4.4第1步：用鼠标中键+鼠标右键在视图中旋转此点云数据模型，以便仔细观察。为以后分析做准备。第2步：观察点云数据模型，大致推出对称结构，这样可以用点云质量较好部分推出全貌。第3步： 三角网格化点云单击按钮并选择点云，进行三角网格化，在对话框选项设置，点击应用按钮生成图如下图4.5网格面。图4.5第4步,做辅助平面第1步：点击按钮,作一个点,通过此点做出三个平面,即XY,YZ,ZX平面,如图4.6所示 图4.64.2前地板左门槛加强板外形曲面的制作第1步：创建交线 单击按钮，按照对话框设置选项,如图4.7所示图4.7生成交线如图4.8所示图4.8单击创建两点，按图4.9所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成， 图4.9 (3)单击按钮, 按图4.10所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成生成的直线 图 4.10第2步生成曲面 单击按钮，按图4.11所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成。图4.11(2) 单击按钮，按图4.12所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成。 图4.124.3 做平面上的凸台部分（1）单击按钮,在XZ平面绘制凸台轮廓草图。如图4.13所示图4.13（2）单击按钮，退出草图工作台（3）单击按钮，按图4.14所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成 图4.14（4）单击按钮，按图4.15所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成图4.15（5）在插入工具栏里选择拔摸凹面按钮，按图4.16所示对话框设置选项确定无误后点击【OK】按钮完成图4.16重复上述五个步骤，可以绘制出其它结构的凸台，如图4.17所示，依次绘制出来。123456789图4.174.4 作圆角单击按钮，在对话框中填写半径大小以及需要进行圆角的边线，如图4.18所示，图4.18单击确定按钮.生成圆角如图4.19所示图4.19重复上一操作可得到其余圆角,如图4.20所示12345678图4.204.5修剪单击按钮,对两个曲面进行修剪, 设置对话框如图4.21所示图4.21生成结果如图4.22所示图4.22再对边界进行修剪单击按钮,绘制边界曲线,如图4.23所示123图4.23单击按钮,生成边界曲面.再单击按钮,设置对话框选项,得到如图4.23所示图4.23重复上两步操作,可得到另一边界,如图4.24所示12图4.244.6距离分析点击,设置对话框如图4.25所示,结果如图4.26所示图4.25 图4.26 由图4.26所示误差值偏大，主要原因是由于边界处点云不归整影响了测量值。4.7 生成实体单击按钮,设置对话框,如图4.27所示图4.27生成实体如图4.28所示图4.28致 谢在毕业设计的过程中，我过的非常充实，因为这段时间是对大学四年所学知识系统的应用，而且还独立的完成了任务，使自己的设计思想和方法得到锻炼，培养了自己科学、严谨、认真的工作态度，这为以后的工作打下坚实的基础，是不可缺少的宝贵经验。通过学习、调研、查阅资料，增强了理论与实践相结合的能力；经常和老师、同学沟通、交流，开阔了自己的视野和知识面。与此同时，毕业设计也不断的完善自己，这些将为我以后的学习和工作奠定结实的基础。