利用Geomagic软件重建玩具模型过程中的曲面拟合实例①②
1 概述
逆向工程（Reverse Engineering，简称RE）也称为反向工程或反求工程，它是将实物转换为CAD模型的相关数字化技术、几何模型重建技术以及产品制造技术的总称[1]，是缩短产品（尤其是形状复杂或具有自由曲面的产品）开发周期的一种有效途径， 逆向工程的基本工作流程主要包括数据采集，数据预处理，数据分块，曲面拟合CAD 模型建立快速成型，其中曲面拟合本文借助玩具模型重点研究复杂曲面的曲面拟合过程。 该文中圣诞老人玩具模型的曲面拟合较为复杂，其研究主要集中在二个方面：一是建立由众多四边形组成的的曲面片模型；另一个是拟合NURBS曲面[2]。逆向工程中多采用样条曲面对几何模型进行重构，把三角网格模型进一步表达为样条曲面的形式[3]。该模型属于任意拓扑结构曲面模型，拟合的基本思路是首先重建散乱测量数据的拓扑结构，然后在此基础上对三角网格模型进行自动分片，一般是形成分片连续的四边界区域。最后对分片区域采样，并根据边界光顺性构造边界条件，生成拟合曲面。该方法的优点是自动化程度高，拓扑适应性强，生成的样条曲面拟合精度高，适合于该模型的曲面拟合。 2 曲面拟合与误差分析
2.1 数据分块 2.1.1 探测轮廓线
选择菜单：“轮廓线―探测轮廓线”，设置曲率敏感性值为70.0，其他为默认值。经过区域计算，生成如图1所示的红色曲率线。从图中可明显观察到，模型生成的轮廓镶边十分不规整，需要在模型上增加或者减少轮廓镶边使其规整，便于后续操作。经过对曲率线的轮廓镶边进行手动的修整，已基本使其变得规整。如图2所示。 2.1.2 抽取轮廓线
经过对轮廓线的手动修改后，进行下一步的操作：抽取轮廓线。选中对话框中的“探测延伸轮廓线”多选框，设置“敏感性”为50.0，以便将所有的轮廓线都能变成黄色。选中“检查路径相交”单选框，以便自动地检查是否有曲线相交。单击“抽取”按钮，轮廓线被抽取出来。 2.1.3 细分/延伸轮廓线
执行“轮廓线”―“细分/延伸轮廓线”命令，系统会弹出相应的对话框。该命令用于对探测的轮廓线进行细分操作和延伸操作。选择细分操作时可以按长度也可以按曲面片的数目进行，将轮廓线划分为更小的小段。 2.1.4 构造曲面片
选择菜单“曲面片”―“构造曲面片”命令，系统会弹出相应的对话框，此命令将曲面划分为多个曲面片，系统自动放置近
似90度四边曲面在这个多边形曲面上。要注意检查路径相交，如果检查到交叉路径系统会提示“已检查到相交路径，请使用便捷轮廓线命令，避免出现曲面错误”，这时候就要在便捷轮廓线时注意相交区域的调整。图3为软件自行构造的曲面片。 通过观察图3我们可以看出，由软件自行构造出的曲面片并不规整，还需要进行手动调整。经过一番调整后，模型表面的曲面片变得规整许多。但是，在后续工作中，却遇到了很大的问题。主要原因在于：模型表面的曲面片是由软件自行生成的，曲面片在该模型上的布局已基本确定。虽然已经对其进行了手动调节，但是调节后的效果还是不能尽如人意。导致在进行下一步操作构造格栅时，被探测到有多处相交格栅。而且，经过修改与多次试验后发现，用上述办法所构造出的曲面效果仍然不够理想。所以在后续工作中不再使用让软件自行构造曲面片的方法。而是将构造曲面片一步改为全手动操作，既绘制曲面片。 2.2 手动绘制曲面片
单击菜单栏中“绘制曲面片”的按钮，在弹出“绘制曲面片”对话框后开始在模型表面“手绘“曲面片。其中图4为绘制过程中的截图。 2.3 曲面拟合 2.3.1 构造格栅
在构造NURBS曲面前需要对构造好的曲面片进行构造格栅，可以检查出相交的三角形或者多余网格，有问题可以及时调整。
利用Geomagic软件重建玩具模型过程中的曲面拟合实例①②-最新文档
