CATIA点云处理模块详解Digitized-Shape-Editor.ppt

1、第1頁,第2頁,Digitized Shape Editor (點群造形編輯),第3頁,內容大綱:,1.課程表 2.逆向工程簡介 3.環境介紹 4.指令介紹 4-1.點資料匯入匯出,過濾 4-2.點資料修剪 4-3.點資料對齊與合併 4-3-1.點資料與點資料對齊 4-3-2.點資料對齊曲面 (Align with Surface) 4-3-3.合併點資料 (Merging Cloud of Points) 4-4.斷面線,4-1-1. 匯入滙出點資料 4-1-2. 過濾點資料,4-4-1.點群斷面 (Cutting a Cloud by Planar Sections) 4-4-2.投影(P

2、rojecting Curves on Clouds) 4-5.建立曲線 4-5-1.空間曲線 (Creating Free Form Curves in Space) 4-5-2.平面曲線(Curves on Plane) 4-5-3.從掃描產生曲線(Curves from Scans) 4-6.建立三角曲面 4-7.曲面接合與平行 4-7-1.合併三角曲面(Merging Tessellations) 4-7-2.平行三角曲面 4-8.距離分析 4.9.顯示方式,第4頁,1.課程表,第5頁,2.逆向工程簡介,逆向工程就是根據現有的實體，量測其外形座標，再根據量測所得的點座標資料建構物體的曲

3、面模型。建構曲面模型通常有兩種: 第一種:使用點資料為基準,找出其近似曲線,再使用其曲線重新建構曲面,建立新的模型. 第二種:直接使用點資料,直接鋪成網格的三角曲面. 一旦有了三維的幾何模型後，就能方便應用於CNC加工或快速成型等製造!,第6頁,如何進入DSE模組,1)Start,2)Shape,3)Digitized Shape Editor,我們也可以選擇Icon來選擇模組,操作步驟:,3.環境介紹,第7頁,標準工具列,下拉式選單,PART 的結構樹,特徵(Fertures),羅盤(Compass),逆向工具列,3.環境介紹,第8頁,插入選單(Insert),工具列(Tools),逆向工具

4、列,視窗(View),點編輯,建立Scan4,建立曲線,合併,對齊,距離分析,三角曲面,3.環境介紹,第9頁,4-1.點資料匯入匯出,過濾,選擇點資料檔可多選,Format:選擇格式,統計資料選取盒,Sampling:匯入點數的百分比,Scale:比例調整,Unit:檔案單位,顯示統計資料,Preview:預覽更新,支援的格式有,Replace:替代目前 的點資料,對話框功能說明,點資料不能直接從檔案開啟或儲存,必須使用匯入匯出功能,將點群輸入輸出.,4.指令介紹,第10頁,4-1-1.輸入滙出點資料,1)首先點選 出現對話框,如圖1,2)按 選擇點群可同時按Ctrl鍵複選,如圖2,3)按預覽

5、,4)按 完成,圖1,圖2,此功能將點資料匯入CATIA中,匯入時可在對話框設定讀入點數的百分比(Sampling),比例(Scale),單位(Unit)等等. 操作方法:,4.指令介紹,第11頁,Asc,Atos,Iges,Stl,More鈕,選擇More鈕後依格式不同的選項不同如下說明,選項如下,格式,4.指令介紹,第12頁,輸出點資料,範例,此功能可作為轉檔之用,可輸出Ascii free,Stl或CATIA 逆向CGO格式等等 這個功能非常簡單使用,只要選擇要匯出的點群或Scan即可 操作方法如下:,1)點選,2)選擇點群,如圖1,3)輸入檔名及選擇格式完成,如圖2,圖1,圖2,4)按

6、存檔完成,4.指令介紹,第13頁,範例,同樣的方式可以匯出Scan特徵的點資料,1)點選,2)選擇點群,如圖1,3)輸入檔名及格式,如圖2,Scan的輸出,圖3,圖1,4)按存檔完成,操作方法,4.指令介紹,第14頁,將三角曲面,匯出為Stl 檔或其他格式的點資料,2)選擇曲面 Cloud Tessellation.1 如圖1,範例,3)輸入檔名及格式,如圖2,三角曲面(tessellation)的輸出,1)點選按,圖1,圖2,操作方法,4.指令介紹,第15頁,球體過濾(Filtering by sphere),1)點選 過濾器,2)選擇點資料,如圖1,3)選取過濾型式:Homogeneous

7、,如圖2,4)出現綠色球體,表示濾球大小,如圖3,5)完成,如圖4,操作方法,圖1,Homogeneous型式後的值為濾球半徑固定這個半徑過濾,在圓球範圍內的點則濾除,圖2,圖3,圖4,4.指令介紹,第16頁,調整性過濾(Adaptative filtering),範例,1)點選 過濾器,2)選擇點資料,如圖1,3)選取過濾型式:Adaptative filtering,如圖2,4)調整弦高.,5) 完成,操作方法,Adaptative型式後的值為,區域性的弦高長,在這範圍內最大的弦長作為過濾半徑.,圖1,圖2,圖3,4.指令介紹,第17頁,4-1-2.過濾點資料,範例,有時點資料太密集,或點

8、資料疏密不均,此功能可將點資料過濾,可用於移除或隱藏過多的點以加快顯示的速度,也可以讓點資料較均勻.,1)點選 過濾器,2)選擇點資料,如圖1,對話框說明: 過濾型式(Filter type) Filtering by sphere:以一個球體的半徑作為過濾的範圍 Adaptative filtering:設定一個區域性的弦高為過濾半徑,輸出(Output) 移除或隱藏選取盒:點選則刪除過濾的點資料,3)選擇過濾型式,如圖2,圖1,圖2,操作方法,4.指令介紹,第18頁,範例,保留移除部分點資料,1) 作動點,2)選擇(Selection ):點選 Pick 如圖1,3)我們可以在level中

9、選擇我們所要 的物件型式,4)選取要保留的點資料,Point: 單選一點,Scan/Grid: 選Scan的格點,Digit(element of a cloud): 選擇一個點群,法一:使用點選的方式,Cloud (global cloud): 選取所有的點群資料,4-2.點資料修剪,操作方法,修剪點資料可使用點選,框選,多邊型等等的不同方式來作編修.如下,圖1,4.指令介紹,第19頁,範例,1)點選,2)選擇(Selection ):點選 Trap如圖1,3)圈選型式(Trap type):,法二:使用框選的方式,5)框選(Rectangular),4)選取保留內(Inside)或外(Ou

10、tside),5)多邊形選取(Polygonal),圖1,操作方法,4.指令介紹,第20頁,選取後未按ok可鈕時,可調整多邊形的範圍,框選完後可,按對話框的 鈕繼續選擇下一個範圍,選擇交換鈕 反向選擇,補充說明,4.指令介紹,第21頁,點資料與點資料對齊(Aligning Clouds),1)選擇搬移點群,如圖1,2)選擇基準點群,3)選擇搬移點群的基準,如圖2,4)選擇基準點群的基準,如圖3,5)選Yes完成,如圖4,範例,4-3.點資料對齊與合併,操作方法,圖1,圖2,大型的物體或較複雜的模型,往往沒有辦法一次量測完成,必需部分量測,所得的點群是分散的且沒對齊,這時就需要對齊功能.,搬移點

11、群,基準,圖3,圖4,4.指令介紹,第22頁,4-3-2.點資料對齊曲面(Align with Surface),範例,1)選取點資料,如圖1,2)選取平面或曲面兩次,如圖2,3)選擇點群作為基準,如圖3,4)按Yes完成,如圖4,操作方法,將點群對齊曲面或平面,圖1,圖2,圖3,圖4,4.指令介紹,第23頁,4-3-3.合併點資料(Merging Cloud of Points),1)點選 出現對話框,如圖1,2)選取需合併的點群,如圖2,3)按OK鈕點群為一體,如圖3,範例,將多個點群的特徵,合併成為一個,操作方法,圖1,圖2,圖3,4.指令介紹,第24頁,4-4-1.點群斷面(Cutti

12、ng a Cloud by Planar Sections),Number:輸入切面的數目 Infinite:切整個點群 Step: 輸入兩個切面的距離,Swap: 改變切面的方向,Fixed Step: 固定兩個切面的距離 Number:設定固定切面數,Influence Area (切面的厚度)系統會自動計算在這個厚度內的點交於切平面上,Scans Distinct:每條Scans獨立 Grouped into one element: 切面出scan為一個物件,Limitation,曲線限制切面的位置,定義切面方向:使 用yz,xz,xy,羅盤, 工作面,曲線上等,此功能用於建立點群的斷

13、面,所得的斷面Scans還是一個點群資料;可使用點群修剪的功能繼續編修,並且可使用Curve from scans將scans轉為曲線(Curve),再使用這些曲線建立我們的模型.,對話框說明,4.指令介紹,第25頁,3)定義切面的方向,如圖2,1)點選,2)選取點群,如圖1,選,選,選,方法一:使用座標系,範例,操作方法:,4)選擇不同的方向,所切割的方向如下:,圖1,圖2,4.指令介紹,第26頁,1)點選,2)選取點群,如圖1,4)選取工作平面,如圖2,方法二:使用工作平面,方法三:使用羅盤,1)點選,2)選取點群,如下圖,3)選取對話框,4)選取拖拉羅盤即可改變切面方向,操作方法:,3)

14、選取對話框平面,圖1,圖2,4.指令介紹,第27頁,方法四:使用曲線限制,1)點選,2)選取點群,如圖1,範例,3)按對話框 ,此時Limitation會開起,如圖2,4)為了方便選取將點資料隱藏,5)選取曲線兩次,如圖3,6)再選另一條曲線限制,如圖4,7)按預覽,如圖5,8)按OK完成,如圖6,圖1,圖2,圖3,圖4,圖5,圖6,操作方法:,4.指令介紹,第28頁,固定(Fix):間距(step),拖拉箭頭,間距,切面數,固定(Fix):切線數(Number),補充說明,4.指令介紹,第29頁,選取對話框無界線 (Infinite)選取盒,每個斷面(Section)為獨立特徵,斷面(Sec

15、tion)成為一個物件,4.指令介紹,第30頁,4-4-2.投影(Projecting Curves on Clouds),範例,1)點選,2)選取曲線,如圖 1,4)設定方向,如圖2,3)選取點群,5)設定點數及工作距離,如圖3,7) 完成,如圖5,6) 預覽,如圖4,圖1,圖2,操作方法,圖3,圖4,圖5,4.指令介紹,第31頁,4-5.建立曲線,4-5-1.空間曲線(Creating Free Form Curves in Space),三種模式,通過點(Through Point):,通過點建立曲線,它是由多個弧線連接而成., 在對話框中 Order 代表兩點間曲線的控制點點數,如圖3

16、. Number of arcs為曲線段數目.如圖2,操作方法:,1)點選 2)點選通過點,如圖1 3)按OK 完成,Digitized Shape Editor 模組中提供了三種建立曲線的方式,第一種是 空間曲線(Curve in Space) ,第二種是 平面曲線(Curve on Plane),第三種是 將Scans轉換成近似曲線(Cureve from Scans).,空間曲線的畫法可以設定通過點,控制點,接近點等方式,來繪製說明如下:,圖2,圖3,圖1,分斷點,4.指令介紹,第32頁,接近點(Near Point):,使用一個單一曲線繪製,控制點(Control Point):,使用

17、控制點繪製曲線,只有頭尾通過多邊型,其餘只做控制曲線形狀之用,若點數超過6點,這個曲線會以多段曲線繪製曲線,如圖2,圖1.為四個控制點之曲線,圖2.為8個控制點,分斷點,少於6個控制點無分斷點,如圖1,Order(max):為控制點的最多點數,若我們所設的控制點大於order則以降階處理.,Mono arc:為單一條曲線繪製,此值不可更改,圖1.為四個控制點,圖2.為6個控制點,圖3.因Max 為4所以得到四個控制點的三階曲線.,4.指令介紹,第33頁,閉合(Closure): Curve Mode 點選 則增加一點與起點相同 可以建立封閉的曲線,如圖1,說明,曲線模式(Curve Mode)

18、選項,Display 選項,秀出曲線分析,如圖2,秀出控制點與曲線最近距離,只有在接近點(Near Point)模式才可使用,如圖3,圖3,圖2,圖1,4.指令介紹,第34頁,4-5-2.平面曲線(Curves on Plane),建立一個平面的曲線,使用方式與空間曲線相同.,操作方法:,1)點選,2)使用3D羅盤做為建立的平面或選 擇一個工作平面來繪製曲線,說明,設定為對稱鈕,圖1. 未設定對稱,圖2. 點選對稱,圖3. 格線隱藏(Hide),圖4. Shows Grid,格線開關鈕 表示最大的範圍,4.指令介紹,第35頁,範例,4-5-3.從掃描產生曲線(Curves from Scans

19、),可將假想的暫時性的Scans轉換成曲線.,1) 點選 出現對話框,如圖1,操作方法:,2) 選擇Scans Curve可複選 ,即出現綠色預覽曲線,並會顯示此Scans 曲線內的點資料之間的最大距離與最小距離.如圖2,圖1,圖2,3) 調整精度,減少點之間的距離,調整為Accuracy=0.293,如圖3 可看到調整後的情形.,圖3,4)按OK完成,如圖4,結構樹增加3條曲線.,圖4,4.指令介紹,第36頁,說明,圓滑(Smoothing): 用圓滑的方式來近似於這個scans ,此法較為圓滑,但誤差較大,如圖1,內插法(Interpolation): 利用內插法的方式近視Scans,此選

20、項較為精準,但階數高,需較多記憶體,如圖2,圖1,圖2,分開角度(Split Angle):此角為兩條曲線的補角,如圖3;在這個角度內就將曲線分斷,圖3,圖4 角為90度時,圖5角度為60時,4.指令介紹,第37頁,3.6建立三角曲面工具,在點群編輯器的模組中所建立出來的曲面為三角曲面,此法是將點群資料的點與點連接,鋪成的三角面,所以點的多寡與精度與會影響曲面的品質,此Tessellation特徵可以輸出為STL格式,操作方法,1)點選 Tessellate,出現對話框,如圖1,建立三角曲面(Tessellating a Cloud of Points),圖1,2)選擇點群,如圖2,圖2,3)

21、調整連接距離,綠色球體可知連接三角 面的範圍,並且可以點選點群改變綠色球的位置,方便決定連接距離.如圖3,4)預覽,5)OK完成,如圖4,圖3,圖4,範例,4.指令介紹,第38頁,說明,按應用(Apply)預覽時,顯示方式有兩種如下,圖1.三角形(Triangles),圖2.著色(Shading),連接模式:,自動:自動做三角曲面連接,且可以重複連接三角面以保持外型的正確性.,手動:找最近的邊界連接,所以有時會連接不當,但不會有重複的三角面.,4.指令介紹,第39頁,3.7 合併與平行三角曲面,範例,目前三角曲面的編輯功能有,合併與平行,說明如下,4-7-1.合併三角曲面(Merging Tessellations)