基于CATIA V5的逆向工程自由曲面重构技术

1.1.4 曲面质量评价

    对所创建的曲面与铺面之间作距离分析如图9所示。可见二者距离最大值为0.632mm，最小值为0.3lmm，调面精度较高。

图9 距离分析

1.2 虾仁整体曲面重构

1.2.1 构建虾仁整体外表面

    按上面方法完成虾仁各段体节曲面重构并做好虾脚，然后各段曲面间作连续性处理，结果如图10(a)所示。在GSD模块中点击对称按钮、修复按钮和连接按钮做镜像、填充两曲面间的微小间隙并连接各段曲面如图8(b)所示。

图10 虾仁整体外表面

1.2.2整体外表面质量评价

    由于虾仁每段体节在构面时均做了距离分析且段与段之间做了连续性控制，因此省略虾仁整体外表面的连续性分析和其与铺面、点云之间的距离分析。由于下一步将进行虾仁实体建模进而完成虾仁模具凹模的设计，考虑开模后鱼糜与型腔表面不粘连以及虾仁外表面光滑、无缺陷、无明显拐角、锐利的凸出或凹进的局部等要求，特进行光顺性评价。采用Automotive Class A模块中的斑马线分析功能，将显示模式切换到材料显示模式下，点击斑马线分析命令，分析结果如图11所示。

图11斑马线分析

    由分析结果可看到各虾段曲面间及对称后前后两部分之间斑马线黑色条纹是相连的，略微有微小的错位，连结处有平缓的过渡，没有尖锐的拐角。可认为达到G1连续，十分接近G2连续。

2 以虾仁为代表的曲面精准重构的应用技巧

    对于虾仁这类物件的曲面重构建议采用“控制点调面法”，而在调面时要注意：

    1)创建的4点面和点云在网格分割时网格线的方向和间距(Step)要一致，以便最后微调精准构面

    2)将4点平面拉动逼近点云线架构网格时，要逐步调整U、V方向的阶数和网格线的位置，以便有规律的拉动控制点拉杆全面逼近点云。

    3)调面时注意使用由低到高的阶次，应注意阶数不宜过高，最高不要超过8阶，否则会造成控制点数量过多不宜控制调整。

3 结束语

    逆向工程是一门开拓性、综合性和实用性很强的技术，曲面重构是逆向工程实施过程中的重要环节。在实际应用当中，整个过程需要大量的人机交互工作，操作者的经验和素质直接影响着产品的质量，当前各种研究成果并不能很好地兼顾到其在具体工程实践中的应用特点。

    本文以虾仁这种柔软的、尺寸较小的且均为自由曲面的散乱点数据曲面重构为例，提出了有针对性的曲面重构的策略和应用技巧，可以推广到其它仿真食品如模拟虾蛄、蟹钳和模拟干贝的成形零件的设计中去，对于具有同样特点的医疗技术中需整形患者的耳、鼻和面部等人体器官、组织和玩具行业中布绒填充类玩具等领域，同样适用于该项技术。另外在汽车设计领域，如车身的外覆盖件、车门等逆向造型过程中，有时也要借助“控制点调面”法做大面。笔者运用本文所总结的方法完成了人面部、烤鸭、布绒米老鼠玩具、车门等三维曲面重建，均获得较高的反求精度，因此本文所提出的重构方法有一定的应用价值。