CATIA逆向教程

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tags:    時間:2014-03-07 08:42:32
CATIA逆向教程簡介
1.         引言 CATIA軟體在造型風格、車身等方面具有獨特的長處,使用自動化的多表面曲率與切……
CATIA逆向教程正文
1.         引言
CATIA軟體在造型風格、車身等方面具有獨特的長處,使用自動化的多表面曲率與切矢管理,可幫助用戶快速進行風格造型和曲面造型。目前,CATIA發布了第6版本。
一些著名汽車製造商如Renault、Toyota、Kar2man、Volvo、Chrysler等已經100%的切換為CATIA設計,並且被各國的汽車零、部件供應商所認可。
CATIA事實上已成為汽車行業CAD軟體標準。CATIA的數字化外形編輯器(Digital Shape Editor,DSE)、快速曲面重建(Quick Surface Reconstruction,QSR)以及創成式外形設計模塊(Generative Shape Design,GSD)是強大的逆向開發工具。它們能完成點雲讀入、輸出、編輯以及曲面快速而便捷的重建。本文介紹以CATIAV5的DSE、QSR和GSD模塊為零件逆向開發基本過程。
2.       CATIA逆向步驟
利用CATIA逆向的方法很多,但總的來說可分三種典型的方法,下面就各方法詳細說明。
2.1.        預處理
各方法雖然不一樣,但是起點是相同的,那就是對點雲的處理。處理點雲的步驟如下:
2.1.1.       導入
常規的幾種點雲類型catia都可以導入,在CATIA V5中的DSE模塊中,通過Inset/Importcloud 導入零件的點雲。在導入過程中導入過程中可以用滑鼠移動6個綠色的控制點,改變導入點雲邊界,過濾一些無用的點(即降噪)。
2.1.2.       過濾
選擇Insert/Cloud Edition/Cloud Filter ,利用Adaptative選項能將曲面變化小的地方過濾較多的點,而變化大的地方過濾較少的點,使特徵變得更明顯。該值越大則過濾掉的點越多。
2.1.3.       刪除
通過Insert /Cloud Edition /Remove Point ,進一刪除掃描過程中邊界部分的誤點和缺陷點。
2.1.4.       鋪面
對點雲進行鋪面處理,它是點雲的三角片圖像,主要是為了提高點雲的可視性,以便於提高曲面造型的效率。選擇Insert|Mesh/MeshCreation 進行鋪面。如果有破洞存在,不能單純增加Neigborhood的值,否則一些不該補的部分也會被鋪成面可用Insert | Mesh | Fill Holes 完成破洞的手動修補。
2.2.        典型方法1
此方法適用於以大麴面為主、圓角特徵明顯的模型。如下圖。
2.2.1.       區分三角網格曲面
將三角網格去除圓角之後,剩下的就是各個大麴面。通過Insert /Cloud Edition /Activate 激活需要編輯的曲面網格。
2.2.2.       重建曲面
在QSR模塊下,根據分割出來的曲面,利用Insert /Surface Creation/PowerFit做出曲面。
2.2.3.       擴展曲面
一般情況下,由於網格的局限,由PowerFit出來的曲面還不夠大,需要用Insert /Operations/Extrapolat 對此面擴展。
2.2.4.       修剪曲面
當做好兩個或多個曲面以後,就可以用Insert /Operations/Split 剪切曲面,這樣可以使圖面整潔乾淨,便於建模,最終可得到未倒角的模型。
2.2.5.       重建圓角
創建圓角特徵,所建圓角要盡量貼合點雲。
2.3.        典型方法2
此方法適用於以平面為主,具有明顯機械外形的模型。這裡的機械外形是指:平面、圓柱、球體、錐體。
2.3.1.       區分三角網格曲面
將三角網格去除圓角之後,剩下的就是各個大平面和機械外形。同樣也是通過Insert /Cloud Edition /Activate 激活需要編輯的曲面網格。
2.3.2.       重建曲面
在QSR模塊下,根據分割出來的三角面,利用Insert /Surface Creation/Basic Surface Recognition ,可以快快速重建各種平面、圓柱、球體、錐體。
並且在創建這些圖形時就可以改變圖形的大小,無需再對圖形進行擴展,加快了逆向的速度,但是需要設計人員準確判斷圖形的形狀。下圖就是平面和圓柱面為主。
2.3.3.       修剪曲面
同樣,在做好兩個或多個曲面以後,就可以用Insert /Operations/Split 剪切曲面。
2.3.4.       重建圓角
創建圓角特徵,所建圓角也應盡量貼合點雲。
2.4.        典型方法3
此方法主要針對以全曲面為主、外形複雜的模型。
2.4.1.       創建特徵線
從零件具體結構特徵出發,先用斑馬線仔細分析點雲的鋪面(如下圖所示),進行曲面重構之前的合理規劃。
 
劃分曲面塊的主要依據是零件的稜線以及面的曲率變化。特徵線的創建方法很多,QSR模塊Insert/Scan Creation/Planar Sections 提取部分特徵線,用Insert /ScanCreation /Free Edges 得到點雲邊界線,還得利用Insert/CurveCration/Curve from Scan 來得到曲線,也可以直接用Insert/CurveCration/3D Curve在三角面上畫出曲線。

 

2.4.2.       曲線分割
利用Insert /Operations/ Curves Slice 分割所畫的曲線,這步很必要,對以後構建不同分片很有用。
2.4.3.       創建曲面
根據特徵線利用netserface生成曲面,或者用powerfit生成曲面,曲面質量的好壞取決於上步所做的曲線,這步關鍵是要有好的線,而且線不宜過多。
也可利用利用GSD提供的掃掠(sweep)、混合(blend)等曲面造型功能生成特徵面,再通過求交(join)、裁減(trim)、倒圓(fillet)等操作將各曲面片光滑拼接或縫合成整體的複合曲面。
3.       CATIA逆向中應注意的問題
3.1.        誤差問題
對於車身覆蓋件,考慮到在衝壓后的回彈以及拆卸時的變形,在曲面重建時應從整車裝配工藝出發在保證曲面質量的前提下,要充分考慮零件之間的配合面問題,確保間隙和段差在合理公差允許的範圍內,並且均勻一致。如果只追求完全忠實於零件,零件的製造誤差和缺陷會不斷帶到建模中,從而導致逆向零件裝配的不良。
3.2.       曲面重構問題
對於零件細小的結構可稍後考慮,先構建較大的面。大面可以分塊,面與面之間可以用blend或者QSR模塊中的powerfit方式連接。對曲率變化較小或者變化均勻的曲面,可將它當作一張曲面來構建。對於曲率變化不是很大的地方,直接由特徵線建面(如用拉伸、掃掠和放樣等功能)的精度比用powerfit更高。
4.        結語
基於CATIA的逆向建模技術已開始應用到新產品的開發、舊零件的還原和產品的檢測中,它不僅還原實物原型,而且還能在此基礎上進行設計修改,製造出新產品。
 

 

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