【《车门钣金件曲面重构的实现分析案例》3000字】

车门钣金件曲面重构的实现分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u8666车门钣金件曲面重构的实现分析案例 12971.1数据采集的准备工作和数据测量 1181671.1.1数据采集的准备工作 1302871.1.2点云数据的测量 287551.2点云数据的处理 3317941.2.1Geomagic软件介绍 3294101.2.2车门外板点云数据降噪 3265551.2.3车门外板点云数据精简 424701.2.4封装 4166291.3车门外板破损钣金件补面 5103711.1.1补面操作 5233831.1.2破损部位模型 842461.4破损钣金件的DesignX曲面重构 81.1数据采集的准备工作和数据测量1.1.1数据采集的准备工作本次扫描试验采用创体三维公司提供的PRINCE775三维扫描仪对起亚K2汽车车门外板进行采集，在采集前准备工作有以下操作：（1）完成三维扫描仪各部件的组装工作，以确保扫描时，计算机、电线、数据传输线路各部件的正常连接以及通信正常。如图3-1所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11组装仪器（2）打开标定板，进行快速标定仪器操作，这样可以保证数据精度；标定完成后，设置扫描参数，选择合理的参数，这样可以保证数据的完整性。如图3-2所示。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12完成标定仪器图标定板图,(b)标定测定图（3）车门的预处理，如图3-3所示。数据采集前要检查物件是否清洁无灰尘，如果有进行清理，检查物体表面是否镜面，是则需要粘贴标记点，或者喷涂着色剂。根据对本次实验车门的结构观察，需要对车门做以下处理：根据工件的大小和工件的复杂程度，在车门表面贴上反光标记点。粘贴标记点要注意留间隙，但是太密或者太疏都有可能导致测量不精准，间隙最好在1mm至2mm之间。(a)(b)(c)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13工件做预处理图(a)车门清洁图,(b)反光标记点图,(c)贴反光标记点图1.1.2点云数据的测量用PRINCE775扫描仪给起亚K2车门外板进行数据测量如图3-4所示，选择标准模式扫描，依据车门形状选择适合的扫描角度。在扫描时，可以连续扫描，直到点云逐渐的完整，数据可用；该数据是不受约束或自由状态的点云数据，这些点云数据不仅包含了车辆门的表面特征，还包含了周围环境的特征，例如地面特征；在遇到噪点的干扰，选择先删除噪点，再扫描，直至获取工件的整个数据。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14车门数据采集(a)扫描操作,(b)点云逐渐显示车门外板形状1.2点云数据的处理1.2.1Geomagic软件介绍由美国System3D公司发行的软件Geomagic致力于处理点数据云，与其他软件相比具有显著优势。包含有点云数据处理GeomagicStudio（Wrap）、逆向设计GeomagicDesignX、质量控制GeomagicControlX。GeomagicStudio它可以兼顾各种文件格式的点云数据，例如ASC、STL、OBJ、IGS等，GeomagicStudio主界面如图3-5所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15GeomagicStudio2014主界面1.2.2车门外板点云数据降噪打开GeomagicStudio软件，将STL格式的扫描数据导入软件，导入时界面出现采样比率和数据指定单位设置对话框，均采用默认。在菜单栏【点】【减少噪声】点击打开减少噪声对话框，【参数框】项目下选择【棱柱形（积极）】，与参数框中【棱柱形（保守）】相比点云数据的偏移值会小一些，边角特征保持较好；【迭代】数值设置为1，平滑度水平是可以控制的，数值越高，处理后点云会越平直，导致模型失真。所以应当设置适宜或者较小的数值。如图3-6所示，是车门外板标准件和破损件在进行点云降噪的过程。(a)(b)(c)(d)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s16点云数据的降噪处理(a)车门外板标准件点云数据,(b)车门外板标准件点云降噪,(c)车门外板破损件点云降噪,(d)车门外板破损件点云降噪1.2.3车门外板点云数据精简通过1.2.2的降噪后，点云边角部分依旧是比较大的，可能存在数据的大量冗余，这就需要人工操作再进行数据简化。删除冗余点又称为数据精简，调整视觉角度，选择正确的选择工具来将冗余点消除，如图3-7所示，为点云的精简过程，且车门外板标准件和破损件都需进行此操作。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s17点云数据精简1.2.4封装由于在进行扫描的时候，一方面选择的是标准模式，另一方面在扫描过程中就有进行数据处理，所以得到的车门外板点云已经较精确了，对点云进行简单降噪和精简操作即可，下一步对收集的标准数据和破损件点云进行对比，对比后进行封装，【点】【封装】将计算生成多边形模型，最后导出格式为STL模型，如图3-8所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s18破损件的多边形模型1.3车门外板破损钣金件补面1.1.1补面操作（1）多边形数据的导入，用于数据处理的STL文件导入到Geomagicstudio进行多边形相应的数据处理。（2）接着处理数据，启动【多变形】【修补模块】【删除特征】,将扫描的起亚K2车门外板多边形状态下的车门的门把手和破损部位抹上,为了方便转面操作，如图3-9所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s19删除特征（3）进入【精确曲面】【轮廓线模块】，计算轮廓线,修改轮廓线,使其按照四边面排布，如图3-10所示。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s110四边面排布过程(a)计算轮廓线,(b)四边面排布（4）提取轮廓线,并松弛轮廓线，如图3-11所示；进入【精确曲面】【曲面片模块】构建曲面片并松弛曲面片，如图3-12所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s111提取轮廓线图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s112松弛曲面片（5）进入【精确曲面】【曲面模块】【拟合曲面】，合并曲面片,让它成为一个大面片如图3-13所示，将其保存为IGS格式文件，方便后续操作。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s113合成大面片（6）同上操作，复制边缘三角面并延伸,为了切除表面轮廓，如图3-14所示。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s114切除表面轮廓过程(a)复制边缘三角面,(b)切除表面轮廓（7）进入【精确曲面】【轮廓线模块】绘制轮廓线并构造曲面片,因为区域不光滑,必须增加面片数量，如图3-15所示。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s115增加面片数量过程(a)绘制轮廓线,(b)增加面片数量（8）在【精确曲面】【格栅】命令，有些区域格栅划分不准确时进行修补，松弛处理，勾选复选框，构造格栅，拟合曲面并合并曲面，将其保存为IGS文件格式，如图3-16所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s116合并曲面（9）上面所转的两个IGS文件全部导出Creo里面进行二次处理,将破损部位进行修复如图3-17所示；切除轮廓，加厚轮廓,厚度为1mm，如图3-18所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s117补面操作图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s118设置破损件厚度（10）完成后的装配效果，如图3-19所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s119装配效果1.1.2破损部位模型完成对破损件的封装后，以STL格式保存，如图3-20所示。(a)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s120破损部位模型(a)正视图,(b)侧视图1.4破损钣金件的DesignX曲面重构（1）选择建模位置，如图3-21所示。破损件的STL文件拉入DesignX中进行操作，选择模型栏目中的【参考几何图形框】【平面】命令，复选框打开后【要素】【方法】【选择多个点】新建平面，【平面】【方法】【正交】然后选择平面1，右视基准面，单元点云00，选择手动对齐命令，选择实体，点击进行下一步；然后选择【3-2-1模式】，对象选择坐标系，平面选择【平面1】，线选择【平面2】，确认；删除平面1，平面2，可以看到图中模型此时位置更有利于建模。(a)(a)(b)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s121选择最佳建模位置(a)完成选择3-2-1模式,(b)删除平面1、平面2（2）面片拟合，如图3-22所示。选择【领域栏目】【自动分割】命令，灵敏度设定为40，确认分割；选择【模型】【面片拟合】命令，选择【模型】【领域】【面片拟合】然后设置面片拟合，点击下一步，控制网密度，点击下一步，观察其面片拟合线条的流畅度，点击确定，最后完成面片拟合。(a)(a)(b)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s122面片拟合(a)进行面片拟合,(b)完成面片拟合（3）草图绘制，如图3-23所示。隐藏拟合面片，选择【草图栏目】中草图命令，草图的基准面是以以前的基准面操作，向上偏移了2mm；隐藏模型，选择【自动草图】命令，将图示中所有的线选中，点击确认，推出草图模式；再次选择【草图栏目】【面片草图】命令，草图的基准面是以以前的基准面操作，向上偏移距离5mm，点击确认；然后选择【自动草图】命令，选中图中线段，点击确定。(a)(a)(b)(b)图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s123草