CATIA逆向工程建模实例

1第1章CATIA逆向工程建模示例1.1概述CATIA是法国达索公司的旗舰产品开发解决方案，可帮助制造商设计其未来产品，并支持所有工业设计流程，包括项目前阶段、特定设计、分析、模拟、装配和维护。逆向工程建模只使用了其中的几个模块，无论是对曲面还是实体，它的性能都非常丰富多彩。1.2主逆向模块功能简介1.2.1 DSE(数字化形状编辑器数字编辑器模块)模块根据输入点云数据进行采样、编辑和切割，以满足最接近产品形状的要求，并能生成高质量的三角形网格曲面。1.2.2 QSR(快速表面重建快速表面重建)模块提供了各种方法来基于输入点云数据或网格后的小三角形面片生成用于表面建模的曲线，这些曲线完全是非参数的。1.2.3 GSD(创成式形状设计通用曲面建模)模块是一个非常完整的曲线操作工具和最基本的曲面构造工具。除了完成所有的曲线操作外，GSD模块还可以完成拉伸、旋转、扫描、边界填充、桥接、补片、拼接、凸点、切割、平滑、投影和高级投影、倒角等功能。结合逆向工程原理和CATIA V5软件，给出了两个应用实例，分别说明了曲面和实体的逆向过程。其中，零件的模具表面作为曲面建模模型，工业风扇作为实体建模模型。以上两种模型在工程中是常见的，具有一定的代表性。逆向过程包括大多数逆向方法和手段，具有一定的参考价值。1.3.1在反转曲面之前，我们需要制定一些策略来反转曲面。根据模型本身的特点，我们将其分为以下六个部分(如图1.1所示):顶面、顶槽、凸台、侧面、槽和底座。其中，顶面由自由曲面组成，顶槽由拉伸面和平面组成，凸台由锥面和平面组成，侧面由两个拉伸面组成，底座由六个平面组成。接下来，我们将根据这些块详细描述模型的反向过程。图1.1 (1)基础凸台槽顶槽侧顶面点击导入点云按钮，出现图1.2所示对话框。选择模具点云文件的存储路径，设置默认参数，然后单击“应用】。点云模型如图1.3所示。图1.2图1.3-3(2)点云预处理点击按钮，出现图1.3所示对话框，如图所示设置，选择明显的噪声点并删除。(2)点击按钮，出现如图1.4所示的对话框。设置默认值并选择点云。系统会自动找到那个洞。单击应用程序按钮修复点云孔。图1.3图1.4 (3)曲面重建？基础单击按钮，选择底部平面点云，并通过旋转视角小心移除可能的噪声点。结果如图1.5所示。点击按钮，显示如图1.6所示的对话框，如图所示进行设置，选择如图1.4所示的点云，通过图1.7所示的四个箭头将平面拉伸到合适的尺寸(将鼠标放在圆周上可旋转箭头的方向上)，点击应用按钮，构建所需的低平面。基座的其余三个平面以相同的方式构造，结果如图1.8所示。图1.5图1.6 4图1.7图1.8？面点击按钮，出现如图1.9所示的对话框。根据图形模式构造平面，选择低平面的法线平面法线1及其端点。如图1.10所示，单击“确定”按钮，将该平面作为参考平面。图1.9图1.10 5 点击按钮，出现图1.11所示的对话框。设定图形，选择点云，并将参考平面作为横截面。如图1.12所示，拖动图中的箭头在适当的位置画出横截面线，然后点击应用按钮。图1.11图1.12 点击按钮，出现如图1.13所示的对话框。选择上一步生成的剖面线(点云、非曲线)，设置默认值，点击应用按钮，生成如图1.14所示的曲线。(4)点击按钮，出现如图1.15所示的对话框。将生成的曲线作为轮廓，将参考平面的法线方向作为参考法线方向。通过绘制如图1.16所示的箭头来设置绘图表面的尺寸(也可以通过限制1和2来输入)。当位置合适时，单击“确定”按钮。6图1.13图1.14图1.15图1.16？顶部点击按钮选择顶点云，如图1.17所示。单击按钮选择圆中的点云，如图1.18所示设置，并如图1.19所示拟合曲面。图1.17图1.18 点击按钮，出现图1.20所示的对话框。第一项选择上一步中拟合曲面的任何边界，第二项选择拟合曲面，选择连续曲率，并将图1.21所示的箭头拉伸到适当的位置。根据相同的方法，扩展拟合曲面的其他三个边界，结果如图1.22所示。7图1.19图1.20图1.21图1.22？凹槽单击按钮圈出其中一个凹槽；单击按钮，使选定的点云与作为截面的基准平面相交。单击按钮删除冗余剖面线点云。结果如图1.23所示。点击按钮，将剖面线点云转换为曲线，如图1.24、图1.23、图1.24 点击按钮，将得到的曲线沿参考平面拉伸，如图1.25所示。单击按钮沿两侧延伸拉伸表面，如图1.26所示。单击按钮，在凹槽底部环绕点云，使其成为一个平面。8图1.25图1.26 点击按钮，圈出两个凹槽的底点云。单击按钮将底面合成为一个平面，如图1.27所示。图1.27？顶槽点击按钮圈出顶槽点云；单击按钮，使选定的点云与作为横截面的基准平面相交。结果如图1.28所示。点击按钮，以“坐标”方式在剖面线上生成三个点，如图1.29所示。点击按钮以“三点”方式建立一个完整的圆。点击按钮，以“圆/球/椭圆中心”的方式构建中心点，如图1.30所示。点击按钮，以圆心为圆心，圆的半径为直径的一半，基准面的方向为方向，构建一个圆柱面，如图1.30所示。图1.28图1.29 9图1.30 点击按钮，在凹槽底部圈出点云。单击按钮使底面成为一个平面。根据相同的操作，装配槽的顶面是平面。老板点击按钮圈出任何老板的点云；单击按钮并将其放入一个圆锥形表面。水果如图1.31所示。点击按钮，将锥面的两端拉伸到合适的位置，如图1.32所示(注意：四个凸台的中心不对称，相邻的凸台需要安装一次)；点击按钮圈出四个老板的顶点云。单击按钮使其适合平面。图1.31图1.32 点击按钮，选择缩小的凸台作为“对象”，选择圆柱面作为“参照元素”。设置见图1.33，结果如图1.34所示(需要对两个凸台分别进行此操作)；以相同的方式排列对称的凹槽，如图1.34所示。10图1.33图1.34 (3)表面修整此时，所有表面补片都已构建。单击按钮显示如图1.35所示的对话框。按照顺序修剪所有表面。要修剪的表面具有一定的透明度。通过另一侧/下一个元素按钮选择修剪部分。最终结果如图1.36所示。点击按钮，出现如图1.37所示的对话框。选择需要倒角的特定边或特定薄板。最终结果如图1.38所示。11图1.35图1.36图1.37 12图1.38 1.3.2实体建模示例类似于上面的曲面建模。我们需要分析风扇模型的结构和表面特征，如图1.39所示。可以发现这种类型是一个装配体，主要包括三个部分：电机、风扇和进气罩，如图1.40所示。其中，电机包括底座、芯轴和电机盖(如图1.41所示)。扫描点云时，各部分相互独立，没有明确的基准可供参考。如果采用上例的方法逐个进行逆向操作，最终的零零件无法装配，因此在逆向过程中需要充分考虑零件之间的装配关系和尺寸。模型的逆向过程包括逆向建模过程和正向设计过程，这在工程实践中非常普遍。进气罩风扇电机图1.39图1.40图13图1.41 (1)点击进气罩上的按钮，导入进气罩点云，如图1.42所示；单击按钮，在进气罩顶部的平面区域中环绕点云。单击按钮将其组合成一个平面。图1.42 点击按钮，上一步生成的平面与进气罩点云相交。结果如图1.43所示。在“坐标”模式下，点击按钮在剖面线上生成三个点；点击按钮以“三点”方式建立一个完整的圆。点击按钮，以“圆/球/椭圆中心”的方式构建中心点，如图1.44所示。图1.43图1.44 点击按钮，出现如图1.45所示的对话框。设置如图1.45所示的图形，选择中心点和拟合平面方向作为参数，构造如图1.46所示的轴。14图1.45图1.46 点击按钮，选择轴和圆周上的任意一点，以“通过点和直线”的方式构建一个平面。单击按钮，使构建的平面与进气罩点云相交。点击按钮，裁剪剖面线点云；单击并裁剪它；点击按钮将剖切线点云拟合成曲线，结果如图1.47所示。点击按钮，选择刚刚拟合为“轮廓”的曲线和作为“旋转轴”的轴，以构建如图1.48所示的车削表面。图1.47图1.48 进入机械设计-零件设计模块，点击按钮加厚拟合曲面(厚度为1毫米)，黄色箭头表示加厚曲面的方向，结果如图1.49所示。图1.49 15 (2)显然，我们可以将风扇分为上、中、下三部分进行构造，如图1.50所示。中间刀片可以通过切割上下曲面获得。一个刀片完成后，其他刀片可以通过其阵列获得。由于在风扇下部的底部有一个大的局部平面，我们可以从下部开始。图1.50在下部的平面构造完成后，我们可以以类似于进气罩的方式构造下部和上部的曲面，如图1.51所示。下面的图1.51我们主要讲一下风扇中间叶片的构造方法：点击按钮圈出叶片的点云；单击按钮形成一个曲面，并沿着四个边界向外延伸，如图1.52所示。单击按钮，在叶片的曲面上绘制叶片的边界，最后从风扇的上下曲面和草绘曲线中切割出叶片的曲面。单击按钮并加厚所有表面，以获得如图1.50所示的风扇实体模型。16延伸叶片曲面绘制的边界图1.52 (3)由于电机的形状相对简单，电机主要由一些旋转曲面和平面组成。为了确保最终的装配关系，其部分尺寸直接在图纸上给出，拟合的实体模型如图1.41所示。1.3概要逆向建模是一项相当复杂的任务。