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CLASS A曲面知识 CAS数据建立和A级曲面光顺 广泛应用于汽车概念设计与车身内外饰曲面设计 在整车开发的前期 如 概念草图 CAS数据 A级曲面 能够完成CAS数据与A级曲面两个设计阶段 CLASSA曲面是既满足几何光滑要求 又满足审美需求的曲面 所謂A級曲面的定義 是必須滿足相鄰曲面間之間隙在0 005mm以下 有些汽車廠甚至要求到0 001mm 切率改變 tangencyChange 在0 16度以下 曲率改變 curvaturechange 在0 005度以下 符合這樣的標準才能確保鈑件的環境反射不會有問題 一 什么是A面 A class包括多方面评测标准 比如说反射是不是好看 顺眼等等 当然 G2可以说是一个基本要求 因为g2以上才有光顺的反射效果 但是 即使G3了 也未必是a class 也就是说有时虽然连续 但是面之间出现褶皱 此时就不是a class通俗一点说 class A就必须是G2以上连接 G3连续的面不一定是CLASS A曲面 汽车业界对于aclass要求也有不同的标准 GM要求比TOYOTA BMW等等要低一些 也就是说gap和angle要求要松一些 关于A classsurfaces 涉及曲面的类型的二个基本观点是位置和质量 位置 所有消费者可见的表面按A Surface考虑 汽车的console 副仪表台 属于A surf 内部结构件则是B surf 二 AClass曲面连续性 1 AClass曲面 达到G2 G3连续 即2阶或3阶连续 面与面之间曲率连续 2 BClass曲面 达到G1切线连续 即1阶连续 面与面之间相切连续 曲率不连续 点连续 3 CClass曲面 达到G0位置连续 即0阶连续 面与面之间点连续 曲率不连续 相切不连续 G0 位置连续 G1 切线连续 G2 曲率连续 G3 曲率变化率连续 这些术语用来描述曲面的连续性 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 连续性的几种方式 G1 切线连续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 通常用倒角工具生成的过渡面都属于这种连续级别 因为这些工具通常使用圆周与两个表面切点间的一部分作为倒角面的轮廓线 圆的曲率是固定的 所以结果会产生一个G1连续的表面 如果想生成更高质量的过渡面 还是要自己动手 G2 曲率连续图中的两组曲线属于曲率线续 顾名思义 他们不但符和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常度和方向都是一致的 可以为0 三维网技术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 可以用斑马线测试 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 G3 曲率变化率连续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 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 曲线连续 曲面连续 高光表现 前风挡玻璃 曲率连续 对称面要求 B 切向连续 C 点连续 曲面的U V向的阶数应该控制在8 8以下 一般要求低于6阶 曲面的控制多边形较为均匀整齐 法矢指向一致 三 曲面阶数 Nurbs数据是CATIAV5曲线曲面的基本数据结构 Nurbs是贝塞尔的扩展 A面以Nurbs为主 创建曲线在A级曲面创建的过程中起着非常重要的作用 曲线的质量决定了表面质量 曲线创建要求曲线阶数尽可能最低曲线应和相邻曲线形状相呼应尽量避免拐点创建曲线时尽量要考虑相邻曲线的状态分割曲线尽可能避免不必要的急剧变化 次数和阶数曲线次数 一个数学概念 指的是定义曲线的多项式次数 曲线次数一般比在曲线控制点的数量较少 阶数是指控制点数量次数较高的曲线变化是不易控制的次数较低的曲线更圆滑您应该使用次数较低的曲线尽可能 3 4和5 除非你有很好的理由这样做 否则 使用三个默认的次数 3 单段曲线 多段曲线 4个单段曲线 1 根据造型特征拆分曲面 分块要合理 曲面在UV方向都保证曲率的连续性及变化趋势的合理 面的分块应该将主模型作为一个整体来考虑 整体的思想可保证整个面的和谐统一2 建议采用尽可能少的面片 曲面使用单段面和低阶面 一般少于6阶 3 基本曲面应该建立到或超过理论的相交区域 这提供了更大的自由度 用来对过渡面变化调整和高光线控制 曲面应该产生预期的延伸 延伸没有任何不正常结果 例如猴尾巴和螺旋 这允许下游的建模者产生延伸用来满足实体建模 工艺补充面 钻模和夹具需要 4 曲面应该修剪到内部边界并且能够缝合 要提供生成修剪实体的理想数据 四 面的要求 5 曲面应该具有偏置额定材料厚度的性质 如果圆角半径比额定材料厚度小 将是例外情况 曲面偏置的能力考虑内部面片和背部材料厚度的生成 6 曲面的创建应该超过零件的周界 这减少了因为一条开口线 封闭线或零件边界的变化而不得不重新生成曲面的可能 7 一般要求所有外部数模满足尺寸误差0 005mm 相切误差0 01度 8 半径和过渡面 用数字化方法创建过渡面时 尽可能避免在一些过渡面上使用出现呆板的曲率变化或是定曲率的方式 这些呆板的面仅限于在一些不重要的或是不显眼的地方 如即使这些圆角的半径大于4 能保证相切连续 但是却不能保证美学的效果 为保证良好的美学效果采用变曲率的方法 这种过渡表面使产品外形摆脱机械产品的生硬而变得更加人性化 一般大于R5的倒角 做曲率连续 半径呆板型过渡面 曲率倒角的效果 五 ClassA评价手段 1 曲面与云点之间偏差检查 DISTANCEANALYSIS 下面以Catia为例讲解一下常用的检测A面方法 2 曲面连续性检查检查曲面间的间隙和连续性偏差 要求达到设计要求 3 截面曲率检查要求曲率梳流畅 无突变以及异常波动 4 斑马纹检查要求走向流畅 分布合理 过度连续疏密有致 突变 5 曲率检查显示均匀渐变 凸凹关系和谐 没有明显的突变 6 曲面控制点和法矢指向要求控制点分布均匀整齐 法向合理 7 脱模角度分析 六 A级曲面流程 1 面工程根据工作流程的不同分为正向和逆向两大类 由于在比较大型的项目中逆向流程不可缺少 即使是以正向开始的项目最后还是会有逆向环节 同时在技术上逆向流程使用的技术同样可以运用在正向流程中正向流程简述所谓正向流程指的是以已知数字化边界条件为依据 例如结构数模 效果图等 直接在计算机中建构和完成 级曲面 其具体流程可以描述为下面的流程图 工程输入 设计输入 AS面建构 设计评审 工程验证 AS面修改 设计评审 工程验证 面建构 快速样件 设计评审 面发布 设计冻结正向流程的优势与缺点正向流程的优点是开发周期短 方案修改方便 开发成本低 缺点是风险具有不可预期性 什么项目适合采用正向流程一种情况是当我们对最后的产品的效果比较有把握时 我们总是愿意选择正向流程 一种情况是我们需要做很多方向的尝试 并且最终的表现形态是样机 以此来试探市场的反应 比如概念车的开发 此时我们通常采用正向流程 还有一种情况是由于开发周期或者预算的限制使我们无法采用逆向流程时 那么我们就选择正向流程 2 逆向流程简述以某一个实际存在的模型作为建模依据和目的的工程称为逆向工程 这个模型可以是某个实际的产品也可以是油泥模型和样件 逆向工程主要的目的有两个 第一是尽可能的靠近模型 第二是完成的模型有尽可能高的曲面质量 其具体流程可以描述为下面的流程图 点云的输入与处理 切断面线 构建基础面 构建主要过渡曲面 构建过渡曲面 分件 曲面质量初步检查 设计评审 工程验证 修改断差 分缝 圆角 曲面质量检查 数据评审 A面发布 快速样件验证 评审 外表面数据冻结逆向流程的优势与缺点逆向流程的优势在于决策者能够最真实直观的看到产品最后的效果 从而将风险降到最低 逆向流程的缺点是开发周期相对较长 投入相对较大 在后期不容易作大的修改 什么项目适合采用逆向流程一种情况是当我们希望生产的产品与某个既有产品几乎完全一样时 逆向流程是最佳的解决方案 另一种情况是某些较复杂或者投入较大的产品 二唯的图纸和计算机上虚拟的效果可能与真实的情况存在偏差 采用先制作油泥模型或者样品以供决策 在决策确认开发继续进行时 再将模型通过逆向工程转化为数据模型作为开发继续的基础 例如在汽车开发中经常采用这一开发流程 在实际的工作中 并不一定是绝对的逆向和正向的工作流程 通常会根据自身的开发条件 采取相互结合的开发流程 A面工程常用软件各个大的厂家根据自己的产品特点采用了不同的 面标准和上下游环境的不同 于是采用不同的软件来完成 面工程 例如大众采用ALIAS做设计 用ICEMSURF做A面 这几乎可以代表欧洲各大著名汽车公司的模式 例如奔驰 宝马等等 而通用则直接用ALIAS做设计和A面 意大利的一些设计公司也采用了这种模式 也有设计部门用UG公司的IMAGEWARE做A面 CATIA的A面模块也被用来完成A面工程流程简述1 点云的输入点云的输入与检查输入后首先要对点云数据进行检查 首先检查生成的可视化三角面与模型的误差 细节特征的损失程度是否在可接受范围内 然后检查数据是否已经经过合适的精简 由于点云数据将占据比较大的资源 所以我们总是希望在保留必要的细节特征的前提下将点云精简到最小 最后确认数据是否已经对完位 根据特征检查数据的对称情况 2 点云的处理过滤 删除 分割云点 网格化云点 修补网格 3 切断面线通常我们都会对点云切出断面线 最常用的切法是以 平面根据产品的大小和特征复杂情况按照一定的间距来切出一组断面线 也可以以一条曲线作为路径来切断面线 切断面线的作用是为了产生一组反映模型特征的曲线 将我们建构的曲面按同样的方式切出的断面线与点云上提取的断面线比对就可以反映曲面与点云的逼近程度 4 构建基础面基础面是指构成基本形体的大面 基础面不太可能一次性准确到位 通常需要在后续的构建过程中进行调整 所以对构建基础面的要求是快速和尽量完整 这与素描有点相似 我们总是完成大形才去深入细节 整体的工作进度要求均衡 如果在某个细节上扣的太细 那么很可能在发现整体关系要调整时全部推翻以前的工作 同时基础面的质量又会影响到后续的面的质量 所以对于面的质量来说 基础面有最高的质量要求 例如基础面的连续性精度会影响构建其上的面的精度 并且这种误差会被放大反映出来 所以无论在开始构建与后续的调整中 基础面的质量都必须时刻得到保证 否则后续的工作都将只是尝试性的 无法作为最后的数据发布 5 构建主要过渡曲面主要过渡曲面通常是指基础面之间的过渡曲面 根据调整主要过渡曲面将可以基本上确定基础面是否合适 同时主要过渡曲面又是后续过渡曲面的基础 在主要过渡曲面的构建过程中我们需要完成大量的调整基础面关系的工作 较高的连续性的要求也主要是在这个过程中 通常这个过程将占据整个工作量的一半以上 6 构建过渡曲面较大的倒角和许多的细节特征都可以归为这类曲面 通过调节过渡曲面与点云的逼近程度 进一步的来确定主要曲面与主要过渡曲面的关系 这个