車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)18汽車(chē)覆蓋件

成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 汽車(chē)覆蓋件 逆向工程（由點(diǎn)云創(chuàng)建曲面） 指導(dǎo)老師：江秉華 學(xué)生 :王仕元 課題點(diǎn)云資料如下： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 2 摘要 : 逆向工程（ Reverse Engineering）顧名思義就是先有實(shí)體再依序制作出相同的模型，并結(jié)合三次元量測(cè)系統(tǒng)、雷射掃描系統(tǒng)、影象擷取系統(tǒng)等 ,測(cè)出 3D 數(shù)據(jù)資料再以CAD/CAM 軟件或?qū)I(yè)逆向軟件進(jìn)行點(diǎn)資料數(shù)據(jù)處理 .經(jīng)過(guò)分門(mén)別類(lèi)與族群區(qū)隔 ,及點(diǎn)線面與實(shí)體誤差對(duì)比后 ,以最貼切的幾何形狀重新構(gòu)建曲面模型 ,進(jìn)而產(chǎn)生 CAD 資料 ,再以快速原型機(jī) 制作原型 (Prototype)或是由數(shù)控工具機(jī)做生產(chǎn)加工的一種工程程序 . 定位為逆向工程專(zhuān)用軟件的 Surfacer,相對(duì)于 CAD 軟件有許多截然不同的地方 .目的是以 NURBS(NURBS 是 Non-Uniform Rational B-spline 的縮寫(xiě) )軟件架構(gòu) ,描述出許多 CAD 仍無(wú)法依照參數(shù)、變數(shù)描述出來(lái)的自由曲面 .例如 :汽車(chē)的覆蓋件、車(chē)燈的反射鏡及外觀造型等自由曲面 .另外可以結(jié)合 UG(Unigraphics)軟件完成由點(diǎn)云創(chuàng)建曲面 . 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用逆向工程軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后導(dǎo)入相應(yīng)的軟件進(jìn) 行生成線條的操作，然后通過(guò)得到的曲線構(gòu)建曲面?；镜乃悸肪褪峭ㄟ^(guò) Surfacer 軟件進(jìn)行點(diǎn)處理，然后將處理好的點(diǎn)導(dǎo)入 UG 軟件進(jìn)行生成曲線的操作，在 UG 軟件中對(duì)曲線進(jìn)行處理以得到符合設(shè)計(jì)要求的線條，然后依據(jù)得到的曲線構(gòu)建曲面，最后構(gòu)建成功的曲面在 UG 軟件中進(jìn)行一系列操作從而得到理想的符合設(shè)計(jì)要求的曲面。 The graduation design reverse engineering is the application software will point cloud data analysis, Then the software into production lines for the operation, and then the curve surface. Reverse engineering is the first definition entities then followed up with the same model and 3D measurement system laser scanning system, image capture system, 3 D measured data to another CAD / CAM software or professional software for the counting of reverse data processing. After hours, the door Classes and other ethnic segmentation and surface point line with the entity error contrast, in the most appropriate geometry re-build surface model, CAD data thus generated, by the rapid prototype production prototype (Prototype) or by the NC machine tool production and processing of a project procedures. The basic idea is that through Surfacer software for the counting, then deal with the points into UG software to generate the curve operation, UG Software in the right curve to be handled with the design requirements of the lines. Then based on the curve surface, Construction of the final success of the surface of the UG software to conduct a series of operations to be so good with the design requirements of the surface. 關(guān)鍵詞 : 逆向工程 Reverse Engineering； 點(diǎn) 云 Piont； 曲線 Curve； U G 軟件 Unigraphics ； 曲 面 Surfacer 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 3 目 錄 摘要 2 前言 4 1.1 Surfacer 軟件的功能簡(jiǎn)介 4 1.2 UG 軟件在逆向工程中的應(yīng)用 5 1.3 課題研究的意義和方法 5 課題設(shè)計(jì)的詳細(xì)過(guò)程 7 2.1 課題的點(diǎn)云數(shù)據(jù) 7 2.2 大面的構(gòu)建 8 2.3 下部一系列曲面的創(chuàng)建 11 2.4 右 下面小曲面的構(gòu)建 18 2.5 左下一系列曲面的構(gòu)建 19 2.6 上部及頂部曲面的構(gòu)建 26 2.7 邊界曲線的生成 28 2.8 邊界曲線裁剪曲面 29 結(jié)論 30 謝辭 31 參考文獻(xiàn) 31 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 4 1. 前言 ： 由于現(xiàn)代社會(huì)科技 進(jìn)步之故 ,各種產(chǎn)業(yè)都面臨著莫大的挑戰(zhàn) ,譬如說(shuō)汽車(chē)行業(yè) ,更是應(yīng)該調(diào)整步伐以適應(yīng)時(shí)代的潮流 .對(duì)于像汽車(chē)覆蓋件、車(chē)燈的反射鏡等自由曲面造型 ,其苛刻的設(shè)計(jì)條件困擾眾多的使用電腦繪圖軟件的設(shè)計(jì)者 ,主要的原因包括曲面造型太過(guò)復(fù)雜、表面光整度要求嚴(yán)格、制件精度要求高等方面 .因此很多造型設(shè)計(jì)師使用手繪圖或者手工捏塑來(lái)設(shè)計(jì)原型 ,但無(wú)法回歸電腦資料來(lái)保存 ,且后續(xù)模具制作過(guò)程亦變得更加困難 .因此在這種背景下 ,逆向工程的出現(xiàn)變得呼之欲出、順理成章 ,為眾多的造型設(shè)計(jì)者開(kāi)辟了一條捷徑 ,使曲面造型有一個(gè)質(zhì)的飛躍 . 另外我所從事的工作部門(mén) 是深圳比亞迪公司的汽車(chē)研究所，針對(duì)我的工作性質(zhì)是從事汽車(chē)覆蓋件造型研發(fā)，因此我選擇了這樣一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題（逆向工程 汽車(chē)覆蓋件的曲面造型 由點(diǎn)云構(gòu)建曲面），這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是個(gè)全新的挑戰(zhàn)，三年大學(xué)從未接觸過(guò)逆向工程及相應(yīng)的軟件，而在這短短的一個(gè)多月的時(shí)間里要完成這么復(fù)雜的課題，對(duì)我而言的確是一件艱巨的任務(wù)，幸好在老師的引導(dǎo)及鼓勵(lì)下我確定的信念，經(jīng)歷了種種挫折終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。 1.1 Surfacer 軟件的功能簡(jiǎn)介 由于逆向工程自身性質(zhì)的限制 ,通常需要讀入大量的原始資料 ,如坐標(biāo)點(diǎn)資料等 .但由于資料數(shù)據(jù)過(guò)于龐大 ,并非所有 CAD/CAM 軟件都可以讀入 .因此逆向軟件必須能處理大量的點(diǎn)資料 ,而 Surfacer 便具有這種特性 .另外因?yàn)橥ǔＤ嫦蚪?gòu)的是外觀曲面 ,因此需要多種檢測(cè)曲面品質(zhì)的工具 ,以及快速、簡(jiǎn)便的修改方式 ,而 Surfacer 也具備這種特性 . 1.1.1 Surfacer 對(duì)量測(cè)資料的分析與編輯 采用獨(dú)一的 OEP(One Entity Processing)運(yùn)算 ,當(dāng)讀取一筆數(shù)量龐大的點(diǎn)資料時(shí) ,軟件將點(diǎn)群中所有的點(diǎn)視為一個(gè)圖素 (entity),籍此可以讀取許多筆數(shù)量龐大的點(diǎn)群 .因此 Surfacer 讀取點(diǎn)群原始資料時(shí)沒(méi)有點(diǎn)數(shù)的限制 . Surfacer 的點(diǎn)群編修工具能對(duì)量測(cè)點(diǎn)群資料做順滑、取樣、慮除、運(yùn)算尖角特徽資料、計(jì)算三角網(wǎng)格及投影曲線到 3D 點(diǎn)群上等動(dòng)作 ,以增快使用者處理量測(cè)資料的速度 . Surfacer 對(duì)點(diǎn)群的特徽擷取工具 ,讓使用者根據(jù)量測(cè)資料的曲率、剖面、顏色、邊界等 ,擷取其特徽位置 ,方便使用者建構(gòu) CAD 模型 . 1.1.2 Surfacer 對(duì)曲線的建構(gòu)與編輯 Surfacer 可視使用者的需求來(lái)建構(gòu)各種曲線 ,串連由量測(cè)設(shè)備所量出來(lái)的點(diǎn)群 ,并允 許使用者根據(jù)公差與順滑程度來(lái) Fit3D曲線 .速度相較于 CAD/CAM系統(tǒng) ,要串好每一條線的速度相對(duì)快的多 . 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 5 Surfacer 的曲線編輯工具根據(jù)使用者動(dòng)態(tài)的調(diào)整直至曲線符合使用者的需求 .或是開(kāi)啟可動(dòng)態(tài)檢視曲線曲率的 Plot 功能來(lái)讓使用者易于判斷 . Surfacer 的曲線檢視功能可讓使用者及時(shí)檢測(cè)曲線與量測(cè)點(diǎn)資料的誤差數(shù)值 ,以及曲線與曲線之連續(xù)性 ,以控制曲線品質(zhì) . 1.1.3 Surfacer 對(duì)曲面的建構(gòu)與編輯分析 Surfacer 的曲面功能 ,指令的操作命令以及應(yīng)用原理 ,與曲線大致上有許多相同的地方 ,曲面的連續(xù)性、曲面平順等應(yīng)用 ,都延伸自曲線的基礎(chǔ) . Surfacer 的曲面建構(gòu)工具 ,提供使用者兩種建構(gòu)的方式 ,一是快速的以曲面貼點(diǎn)群方式 ,來(lái)建構(gòu) CAD曲面 .另一個(gè)方法是建構(gòu)高品質(zhì)的自由曲面造型 ,更可依所需求建構(gòu) CLASS A 曲面 (曲面連續(xù)性佳的曲面 ). Surfacer 的曲面編輯工具 ,提供使用者動(dòng)態(tài)的調(diào)整曲面方法 ,一邊調(diào)整曲面 ,一邊比對(duì)曲面與點(diǎn)群的誤差 ,直到符合使用者的需求 ,并透過(guò)及時(shí)的曲面檢測(cè)工具 ,讓使用者快速、準(zhǔn)確、方便的建構(gòu)高品質(zhì)曲面 . 1.2 UG 軟件在逆向工程中的應(yīng)用 在檔案讀取方面 , Surfacer 所能處理的檔案格式繁多 ,例如可以通過(guò) IGES 格式與UG(Unigraphics)軟件進(jìn)行檔案轉(zhuǎn)換。本次設(shè)計(jì)有很多步驟都需要在 UG(Unigraphics)軟件里面完成 . Unigraphics(簡(jiǎn)稱(chēng) UG)是美國(guó) UGS公司的主導(dǎo)產(chǎn)品 ,是全球應(yīng)用最為普遍的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造和輔助工程一體化的軟件系統(tǒng)之一 .UG 軟件功能強(qiáng)大、界面友好、運(yùn)行穩(wěn)定 ,覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的整個(gè)過(guò)程 ,被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、航空航天 、電器電子和化工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造分析中，通過(guò)其虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（ VPD） 的理念，提供多極化的、集成的、企業(yè)級(jí)的包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的完整的 MACD 解決方案。 1.3 課題研究的意義和方法 1.3.1 課題研究的意義 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)尤其是對(duì)于像汽車(chē)覆蓋件之類(lèi)的曲面造型是一個(gè)反復(fù)而困難的研制過(guò)程，曠日持久而又投資巨大。隨著工業(yè)化的日益發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，產(chǎn)品間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，因此必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的 三次元量測(cè)系統(tǒng)、雷射掃描系統(tǒng)或影象擷取系統(tǒng)等測(cè)出的 3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)資料 ,再以專(zhuān)業(yè)逆向軟件 (如 Surfacer 軟件 )進(jìn)行點(diǎn)資料數(shù)據(jù)處理 ,從而達(dá)到產(chǎn)品實(shí)體模型數(shù)據(jù)資料的目的 .從而為設(shè)計(jì)與制造模具做鋪墊 . 具體的意義如下 : 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)保密的規(guī)定或是商業(yè)策略的考量下 ,國(guó)外原廠、原設(shè)計(jì)者不提供原始的 CAD 資料給國(guó)內(nèi)廠家 . 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 6 設(shè)計(jì)者參考幾款成品設(shè)計(jì)概念 ,例如 :參考甲成品的特徽 ,乙成品的外型 .通過(guò)逆向工程整合開(kāi)發(fā) . 原設(shè)計(jì)者以油土、黏土模型、木模型等代替 3D CAD 設(shè)計(jì) .需要以量測(cè)設(shè)備將外型資料量測(cè)后 ,建構(gòu) CAD 資料 ,以方便后續(xù)加工 . 以成品翻制石膏模型來(lái)靠模加工 ,無(wú)原始 3D 的 CAD 資料 . 以實(shí)體模型、縮小模 型進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ,例如 :風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) ,進(jìn)行外型修正 ,完成實(shí)驗(yàn)后由于沒(méi)有 CAD 資料 ,而需要逆向工程方式制作 . 1.3.2 課題研究的方法和思路 本課題中將采用 Surfacer 軟件對(duì) 三次元量測(cè)系統(tǒng)、雷射掃描系統(tǒng)或影象擷取系統(tǒng)等測(cè)出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)資料 進(jìn)行分析處理 ,依據(jù)理想中的實(shí)體模型去除多余的或跳動(dòng)比較大的點(diǎn)數(shù)據(jù) ,從而得到理想的點(diǎn)云資料 ,然后結(jié)合 UG(Unigraphics)軟件將得到的點(diǎn)生成相應(yīng)的曲線 ,通過(guò)軟件中的曲線功能對(duì)曲線進(jìn)行分析處理 ,最后將得到的符合設(shè)計(jì)要求的曲線導(dǎo)入 UG(Unigraphics)軟件 ,通過(guò)軟 件中的面處理功能得到符合設(shè)計(jì)要求的曲面 . 導(dǎo)入 IGS 文件到 Surfacer 軟件 中 處理跳動(dòng)的點(diǎn)及多余的點(diǎn) 分析點(diǎn)云 數(shù)據(jù) 構(gòu)思實(shí)體模型的形狀 根據(jù)所需形狀由點(diǎn)云生成曲線 導(dǎo)入 IGS 文件到 UG 軟件中 在 UG 軟件中由曲線生成曲面 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 7 2 課題設(shè)計(jì)的詳細(xì)過(guò)程 基本步驟為在 Surfacer 軟件中分析處理點(diǎn)云 ,觀察整個(gè)課題的點(diǎn)云及形狀，將整個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)云分成幾塊 ,以便于簡(jiǎn)化點(diǎn)云數(shù)據(jù) ,從而便于后續(xù)步驟的完成 ,然后將各個(gè)塊的點(diǎn)云生成曲線 ,或者直接在 Surfacer 軟件中選取一塊點(diǎn)云 ,以 IGES 格式導(dǎo)入U(xiǎn)G(Unigraphics)軟件生成曲線從而完成曲面的構(gòu)建與造型 . 2.1 課題的點(diǎn)云數(shù)據(jù) Surfacer 軟件的界面及課題的點(diǎn)云 數(shù)據(jù)顯示如下： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 8 2.2 大面的創(chuàng)建 逆向工程是一件很龐大、很繁瑣的由點(diǎn)云創(chuàng)建曲線從而構(gòu)建形狀復(fù)雜、表面光整度高的曲面工程，因此逆向工程所需的點(diǎn)云數(shù)據(jù)一般情狀都是相當(dāng)龐大的，因此在分析處理點(diǎn)云的時(shí)候可以將所有的點(diǎn)云按其規(guī)律分門(mén)別類(lèi)，從而達(dá)到簡(jiǎn)化制圖步驟的目的。就此畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，我將其整個(gè)點(diǎn)云分成若干塊，譬如：形狀較為規(guī)律并且面積比較大的曲面（大面）、大面下部的一系列的小面和一些細(xì)微部位的曲面等幾部分，并且能較為清楚的分析出每個(gè)面的性質(zhì)及相鄰面的相對(duì)關(guān)系等，從而比較容易控制課題設(shè)計(jì)的方法思路 和具體的步驟。 接下來(lái)首先做形狀比較規(guī)律的大面，用鼠標(biāo)左鍵單擊工具條中的“ Curve”選項(xiàng) ,選擇“ construct 3D” 界面如下圖 : 單擊“ Interactive 3D B-Spline” 菜單 , 將 彈 出 如 下 對(duì) 話(huà) 框 ：然后在“大面”上用左鍵選取各個(gè)規(guī)律的點(diǎn) ,可以逐個(gè)點(diǎn)選取也可以隔幾個(gè)點(diǎn)選取，原則是能正確反映曲線的真實(shí)規(guī)律，選點(diǎn)的同時(shí)會(huì)在“ Interactive 3D B-Spline” 對(duì)話(huà)框中顯示點(diǎn)的坐標(biāo)，如果由于疏忽或是其它原因選錯(cuò)了點(diǎn)，則可以點(diǎn)擊對(duì)話(huà)框中的成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 9 “ Delete” 按鈕將選錯(cuò)的點(diǎn)刪除掉，當(dāng)將 所需的點(diǎn)選擇完成后檢查所選的沒(méi)有與大體趨勢(shì)相差甚大的點(diǎn)后，點(diǎn)擊“ Apply” 按鈕則會(huì)生成 3D 曲線 ,然后單擊工具條中的“ Point”選項(xiàng) ,選擇“ Curve Sections” ,再選擇“ Curve Aligned” 指令，則會(huì)彈出“ Curve Aligned” 對(duì)話(huà)框，在對(duì)話(huà)框中通過(guò)“ Sections”指令來(lái)確定在曲線上砍出的點(diǎn)云面的數(shù)量，通過(guò)“ Extent of cross-sections”指令來(lái)調(diào)整點(diǎn)云面的長(zhǎng)度，則會(huì)砍出若干與3D 曲線相關(guān)的點(diǎn)云 ,再單擊“ Display” 選擇“ Show Only Selected” 菜單 ,會(huì)出現(xiàn)“ Show Only Selected” 對(duì)話(huà)框，選擇符合實(shí)際需求的點(diǎn)連成曲線 ,如下圖所示： 基于上面得到的曲線和由曲線砍出的線，我想嘗試在 Surfacer 軟件中 ,應(yīng)用“ surfacer”中的“ Create w/curves”選項(xiàng)中的“ Loft curves”指令來(lái)生成曲面， 但每次生成的曲面不是翹曲變形的就是首尾扭成一體的，完全偏離預(yù)期的目標(biāo)，這 是在本次設(shè)計(jì)中遇到的第一個(gè)坎，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我又重新看了一遍關(guān)于由 線構(gòu)建曲面的章節(jié)，我又嘗試應(yīng)用菜單“ surfacer”中的 “ Create w/curves”選項(xiàng) 中的“ Blend UV Curves 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 10 Network”指令來(lái)生成曲面，但最后還是沒(méi)有達(dá)到理想的 效果，總之花了我很長(zhǎng)時(shí)間處理這個(gè)問(wèn)題，剛開(kāi)始做這份設(shè)計(jì)就被潑了一盆冷水，我也逐漸感覺(jué)到此次設(shè)計(jì)的困難和繁瑣。最后我請(qǐng)教了指導(dǎo)老師，確定了解決方案，在 UG 軟件中解決由曲線構(gòu)建曲面的這一環(huán)節(jié)。具體的步驟如下： 將上圖的文件以 IGES 格式保存 ,文件名為“ da mian” . 打開(kāi) UG 軟件 ,進(jìn)入“建模”狀態(tài)，界面如下圖所示： 然后選擇“文件 ” 菜單中“輸入 ” 選項(xiàng) ,選擇“ IGES ” ,然后在彈出的對(duì)話(huà)框中單擊“選擇 IGES 文件 ” ,然后選擇“ da mian” 文件 ,則將 IGES 格式的文件導(dǎo)入 UG 成功 ,接下來(lái)便是在 UG 軟件中進(jìn)行由曲線構(gòu)建曲面的操作，具體的步驟如下：在 UG 軟件的“建?！睜顟B(tài)下（上圖界面），用鼠標(biāo)左鍵單擊“編輯”中的“曲線”選項(xiàng)，然后選擇“弧長(zhǎng)”指令，隨即界面中會(huì)彈出弧長(zhǎng)對(duì)話(huà)框，然后在對(duì)話(huà)框中選擇“遞增的”然后在“長(zhǎng)度”輸入框中輸入 20，選擇所要延長(zhǎng)的曲線的兩端就可以完成曲線的弧長(zhǎng)的操作了，接下來(lái)便是由曲線構(gòu)建曲面的操作了，具體步驟如下：?jiǎn)螕簟安迦?” 按鈕，然后選擇“自由形式特征 ” ，最后再選擇“掃掠 ” 菜單 ,則會(huì)由三條控制線掃掠生成出曲面。由于在產(chǎn)生曲線的時(shí)候考慮到邊界處的點(diǎn)云的不穩(wěn)定或者不易區(qū)分點(diǎn)的所屬性，因此在由點(diǎn)云生成曲線的時(shí)候沒(méi)有控制到曲面的最邊界處，因此上述所生成的曲面需要在控制線的趨勢(shì)上擴(kuò)大，以達(dá)到理想的要求。曲面擴(kuò)大的具體步驟如下 :在“編輯”選項(xiàng)中的“自由形式特征 ” 中選擇“擴(kuò)大 ” 選項(xiàng) ,在界面上出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中根據(jù)UG 軟件中的基本操作提示，逐步完成曲面所需擴(kuò)大的方向上的擴(kuò)大操作，最終實(shí)現(xiàn)曲面的擴(kuò)大目的 ,從而達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo) ,此時(shí)由曲線構(gòu)建的大面如下圖所示 : 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 11 到現(xiàn)在大面 的造型基本完成 ,則需要保存文件 ,點(diǎn)擊“文件 ” 選擇“另存為 ” ,則完成大面文件的保存 ,以便以后的操作 .在 UG 軟件中完成由曲線構(gòu)建曲面的過(guò)程較在Surfacer 軟件簡(jiǎn)便一點(diǎn)，時(shí)間也有很大程度的縮減，原本在 Surfacer 軟件中花很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有完成的任務(wù)而在 UG 軟件中較快的完成，這一點(diǎn)讓我深刻的感覺(jué)到兩個(gè)軟件結(jié)合起來(lái)使用的優(yōu)越性，為我在接下來(lái)的設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。 2.3 下部一系列曲面的創(chuàng)建 在 Surfacer 軟件中 , 鼠標(biāo)左鍵單擊“ Curve”選項(xiàng) ,選擇“ construct 3D” 然后選擇“ Interactive 3D B-Spline” 菜單 ,在下面的較大的曲面上生成一條曲線 ,如下圖 所示 ,然后單擊“ Point” ,選擇菜單“ Curve Sections” ,再選擇“ Curve Aligned” 則會(huì)彈出“ Curve Aligned” 對(duì)話(huà)框，重要的一點(diǎn)在于設(shè)置“ Extent of cross-sections”指令來(lái)調(diào)整點(diǎn)云面的長(zhǎng)度，原則上要求砍出的點(diǎn)云需要延伸到最下面的面上，以便于構(gòu)建最下面的曲面時(shí)所需，則會(huì)砍出若干與 3D曲線相關(guān)的砍出若干與 3D曲線相關(guān)的點(diǎn)云 , 再單擊“ Display” 選擇“ Show Only Selected” 菜單 ,選擇要顯示的內(nèi)容 ,則會(huì)出現(xiàn)如下圖 所示的界面 .將界面 保存為 :“ curve_aligned” ,以備后續(xù)使用 . 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 12 然后在界面 中選擇最下面的點(diǎn)云 ,選擇 “ construct 3D” 中的“ Line” 選項(xiàng) ,將點(diǎn)連結(jié)成線 ,則求得了最下面的曲面上的線組 ,此時(shí)畫(huà)面很小需放大視圖觀察 , 將此時(shí)的文件保存為 “ curve_aligned1” .結(jié)果如下圖所示 : 接下來(lái)將生成的“ curve_aligned1” 文件的線組導(dǎo)入 UG 軟件，旨在完成由曲線構(gòu)建曲面的任務(wù)。打開(kāi) UG 軟件 ,打開(kāi) UG 文件“ da mian”保證每次導(dǎo)入的新文件都在同一個(gè)坐標(biāo)系下，以防到最后面與面之間不能配合。導(dǎo)入文件“ curve_aligned1” ，導(dǎo)入的方法和前面的一樣。然后將先前構(gòu)建的大面隱藏掉以便于對(duì)“ curve_aligned1” 面的操作。 在 UG 軟件中單擊“編輯 ” 中的“曲線 ” 選項(xiàng)中的“弧長(zhǎng) ” ,然后逐個(gè)延長(zhǎng)線條至合適長(zhǎng)度 ,然后選擇規(guī)律相似的曲線 ,通過(guò)“插入 ” 中的“自由形式特征 ” 選項(xiàng)中的“通過(guò)曲線 ”命令構(gòu)建曲面 ,但前幾次生成的 曲面都是有不同程度的扭曲，不符合理想中的要求，原因在于所選擇的曲線過(guò)密或者是曲線的規(guī)律相差太大，分析出原因后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整，反復(fù)剔除規(guī)律差距較大的曲線，盡量選擇規(guī)律相同的曲線構(gòu)建曲面， 構(gòu)建曲面的方法還是應(yīng)用“掃掠”得到，最終的結(jié)果還是比較令人 滿(mǎn)意 的。通過(guò)對(duì)這個(gè)面的構(gòu)建，我深刻的體會(huì)到做逆向工程的研究真的是很需要耐心和恒心的，當(dāng)遇到挫折和困難的時(shí)候不能退縮，而是 需要更多的嘗試，雖然在嘗試的過(guò)程中會(huì)遇到很多的碰壁，但每一次碰壁過(guò)后都是一份的進(jìn)步，對(duì)于我這個(gè)剛剛開(kāi)始從事逆向工程的初學(xué)者來(lái)講，這些從中得到的經(jīng)驗(yàn)是 一筆寶貴的財(cái)富。經(jīng)過(guò)一番努力和嘗試，最終得到了比較令人滿(mǎn)意的結(jié)果， 結(jié)果如下圖所示 : 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 13 通過(guò)對(duì) “ curve_aligned1” 面的構(gòu)建，我深刻的體會(huì)到逆向工程曲面造型是一件特別需要耐心和恒心的工作，我相信這種耐心的恒心的鍛煉對(duì)我以后的工作有很大的幫助的，這將是一筆財(cái)富。 再打開(kāi) Surfacer 軟件 ,應(yīng)用求得上述 “ curve_aligned” 點(diǎn)云 相同的方法，求出一條曲線 ,然后應(yīng)用 “ Curve Aligned” 指令 砍出一系列與之相關(guān)的線條 ,然后應(yīng)用 “ Display” 選擇“ Show Only Selected” 菜單 只顯示所需要的點(diǎn)云 ,將其保存為 “ curve_aligned2” ,如圖所示 : 打開(kāi) UG 軟件 ,仍然是在“ da mian”的文件下打開(kāi)，以確保每次導(dǎo)入的文件都在同一個(gè)坐標(biāo)系下，導(dǎo)入文件 “ curve_aligned2” ,方法同前面的操作相同。隱藏“大面”和“ curve_aligned1” 面，以便于操作。單擊“插入 ” 中的“基本曲線 ” 選項(xiàng) ,選擇“直線 ” ,由靠近點(diǎn)云中間部位的距離最近兩點(diǎn)連成一直線 ,然后通過(guò)“編輯 ” 中的“曲線 ”選項(xiàng)中的“弧長(zhǎng) ” 來(lái)延長(zhǎng)線條至合適長(zhǎng)度 ,選擇規(guī)律的合適的線條 ,點(diǎn)擊“插入 ” 中的“自由形式特 征 ” 中的“通過(guò)曲線 ” 選項(xiàng)完成曲面的構(gòu)建 ,但事情并不是這么簡(jiǎn)單，經(jīng)多次的操作后仍然沒(méi)有得到理想的曲面，每次生成的曲面或有不同程度的扭曲或是寬窄不同的突變，總之所得到的曲面無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，最后我選擇了如下方案：先在不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的曲面中選擇出一個(gè)最接近要求的過(guò)渡曲面，過(guò)渡曲面的作用是與“ curve_aligned1” 面產(chǎn)生交線，然后再通過(guò)調(diào)整交線上的點(diǎn)來(lái)重新生成曲線，最后通過(guò)曲面的延伸完成“ curve_aligned2” 曲面的構(gòu)建。具體的步驟如下：?jiǎn)螕簟安迦?” 中的“基本曲線 ” 選項(xiàng) ,選擇“直線 ” ,由靠近點(diǎn)云中 間部位的距離最近兩點(diǎn)連成一直線 ,然后通過(guò)“編輯 ” 中的“曲線 ” 選項(xiàng)中的“弧長(zhǎng) ” 來(lái)延長(zhǎng)線條至合適長(zhǎng)度 ,選擇規(guī)律的合適的線條 ,點(diǎn)擊“插入 ” 中的“自由形式特征 ” 中的“通過(guò)曲線 ” 選項(xiàng)完成過(guò)渡曲面的構(gòu)建 ,然后將“ curve_aligned1” 面顯示于界面中，然后單擊“插入 ” 選擇“曲線操成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 14 作 ” 中的“相交 ” 選項(xiàng) ,求出兩個(gè)面的交線 .如圖所示 : 點(diǎn)擊“插入 ” 中“曲線操作 ” 選項(xiàng)的“投影 ” 來(lái)完成交線在 “ curve_aligned1” 曲面 上的投影，現(xiàn)將 過(guò)渡曲面刪除。 為了得到“ curve_aligned2” 的曲面，可以在 UG 軟件 中采取“ curve_aligned1” 曲面有角度的延伸的方法達(dá)到。但此次構(gòu)建“ curve_aligned2” 曲面可謂是費(fèi)盡周折，多次的操作都是徒勞的，最終才發(fā)現(xiàn)由于“ curve_aligned1” 曲面和過(guò)渡曲面的交線在 Z方向上有很大的波動(dòng)，交線的一端有嚴(yán)重的上翹而另一端卻是嚴(yán)重的下墜，所產(chǎn)生的后果是得到的“ curve_aligned2” 曲面與實(shí)際情況完全不符，表現(xiàn)出一端上翹一端下墜的形狀，與真正的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的偏差太大，是無(wú)法忍受的曲面。因此在構(gòu)建曲面之前需要對(duì)交線進(jìn)行處理，其具體的步驟如下：在 UG 軟件的建模狀 態(tài)下，單擊“編輯”菜單，選擇“曲線”選項(xiàng)，然后選擇“參數(shù)”指令，界面會(huì)出現(xiàn)“編輯曲線參數(shù)”對(duì)話(huà)框，然后選擇想要編輯的曲線，此時(shí)會(huì)彈出“編輯樣條”對(duì)話(huà)框，然后選擇“編輯點(diǎn)”指令，此時(shí)又會(huì)出現(xiàn)“編輯點(diǎn)”對(duì)話(huà)框，選擇“增量偏置”選項(xiàng)，并且勾選“微調(diào)”選項(xiàng)，然后選擇曲線上的需要調(diào)整的點(diǎn)，每選擇一個(gè)點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)設(shè)置偏量的對(duì)話(huà)框，本設(shè)計(jì)需要調(diào)整的坐標(biāo)是 Z 值，因此在需要調(diào)整的點(diǎn)的偏值對(duì)話(huà)框中只需鍵入合適的 z 值，譬如說(shuō)下墜的一端鍵入正值，上翹的那一端則需要鍵入負(fù)值，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整，最后終于得到了一條趨勢(shì)正確的曲線，到此曲 線的處理已經(jīng)完成。接下來(lái)是將“ curve_aligned1”曲面沿著交線的趨勢(shì)延伸出“ curve_aligned2” 曲面。此時(shí)需要延伸的角度和長(zhǎng)度，因此需要在 Surfacer 軟件 ,測(cè)出 “ curve_aligned1” 曲面和“ curve_aligned2” 曲面的角度差，并且還要測(cè)出“ curve_aligned2” 曲面的長(zhǎng)度。打開(kāi) Surfacer 軟件， 單擊“ Curve”中的“ Query” 選項(xiàng)，然后選擇“ Angle Between Curve Tangents”選項(xiàng)，然后出現(xiàn)對(duì)話(huà)框，選擇兩曲面上的點(diǎn)，以測(cè)得兩曲面 之間的角度差，測(cè)出的角度差平均是 85 度，界面如下圖 1 所示。然后在“ curve_aligned2” 曲面上選擇兩的合適的點(diǎn)，連成線條，然后點(diǎn)擊“ Object Info”圖標(biāo)，顯示出面上線段的長(zhǎng)度，即是“ curve_aligned2”面的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度為 24，界面如下圖 2 所示：（由于此部分皆為細(xì)微部位，因此都采用了放大視圖以便于操作和觀察） 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 15 1 2 現(xiàn)在 “ curve_aligned2” 面的數(shù)據(jù)已經(jīng)得到，現(xiàn)打開(kāi) UG 軟 件，單擊“插入”中的“自由形式特征”選項(xiàng)的“延伸”，然后在對(duì)話(huà)框中選擇“有角度的”選項(xiàng)，根據(jù)對(duì)話(huà)框提示選擇“ curve_aligned1” 面和“ curve_aligned2” 過(guò)渡曲面的交線作為延伸位置，輸入延伸的角度和長(zhǎng)度，注意在輸入角度的時(shí)候應(yīng)該是輸入 275 度，因?yàn)榈降资禽斎電A角還是補(bǔ)角要決定于坐標(biāo)軸的指向，本課題中應(yīng)選擇補(bǔ)角 ，即角度為 275 度，要即可得到如下圖所示的界面： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 16 現(xiàn)將兩曲面的大體形狀與趨勢(shì)基本構(gòu)建成功了。 接下來(lái)是構(gòu)建較大的這個(gè)曲面了，借鑒前面構(gòu)建 “ curve_aligned2” 曲面的方法 ，則較大的曲面可以由“ curve_aligned2” 曲面，通過(guò)延伸獲得。首先，在 UG 軟件中作業(yè)，單擊“插入”中的“曲線操作”選項(xiàng)中的“抽取”指令，在“提取曲線”的對(duì)話(huà)框中選擇“邊界曲線”命令，然后選擇要提取曲線的面，然后將鼠標(biāo)停留在面的邊界上，稍作停留即可提取到邊界曲線。由“ curve_aligned2” 曲面延伸的較大曲面需要在 Surfacer軟件中測(cè)得偏移的角度及較大的曲面的長(zhǎng)度 ,此步驟在前面已經(jīng)有所使用，現(xiàn)不作詳細(xì)說(shuō)明，大體步驟如下：在 “ curve_aligned2” 曲面和較大的曲面上分別找取一條相交的線條，然后單擊“ Curve” 中的“ Query” 選項(xiàng)，然后選擇“ Angle Between Curve Tangents”選項(xiàng)，即可測(cè)得兩曲面之間的夾角大約為 21 度，此時(shí)界面如下所示： 兩曲面的夾角已經(jīng)測(cè)得后，接下來(lái)便是測(cè)出較大的曲面的寬度，方法為在較大的曲面上連結(jié)兩個(gè)邊界點(diǎn)生成一條線條，然后點(diǎn)擊 “ Object Info”圖標(biāo)，測(cè)得線條的長(zhǎng)度從而獲得較大曲面的寬度為 144，界面如下所示： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 17 現(xiàn)在已經(jīng)知道較大的面與 “ curve_aligned2” 曲面的夾角和較 大面的寬度，可以用構(gòu)建“ curve_aligned2” 曲面的方法構(gòu)建較大的面，但是經(jīng)過(guò)多次的操作得知只是如此簡(jiǎn)單的沿角度和寬度延伸曲面是無(wú)法達(dá)到要求的，所求的面發(fā)生了嚴(yán)重的翹曲，表現(xiàn)在一端嚴(yán)重的上翹而另一端發(fā)生嚴(yán)重的下墜，這樣的曲面是不可取的，因此需要尋取新的解決方案，但如何才能使得較大的面的趨勢(shì)與點(diǎn)云的趨勢(shì)保持一致是一個(gè)非常艱難的探索過(guò)程，我將近花了一天的時(shí)間尋取方法，這一階段是一個(gè)非常痛苦的過(guò)程，我也從中體會(huì)到逆向工程的困難，經(jīng)過(guò)多次的嘗試及指導(dǎo)老師的指點(diǎn)最終確定了如下的一個(gè)方案：首先將前面由 Surfacer 軟件 導(dǎo)入 UG 軟件的點(diǎn)云資料“ curve_aligned” 顯示在界面上，然后在點(diǎn)云上面生成曲線，方法和前面生成曲線的方法相同，在 Surfacer 軟件中測(cè)出“ curve_aligned2” 曲面和“ curve_aligned” 曲 面 的 夾 角 ， 方 法 同 前 面 測(cè)“ curve_aligned1” 曲 面 和 “ curve_aligned2” 曲 面 的 方 法 相 同 ， 然 后 將“ curve_aligned2” 曲面的邊界線提取出來(lái)，方法是在“插入”中選擇“曲線操作”然后選擇“抽取”選項(xiàng)，此時(shí)界面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“抽取”對(duì)話(huà)框， 然后根據(jù)對(duì)話(huà)框的提示，逐 步選擇相應(yīng)的選項(xiàng)， 從而完成邊界線的抽取操作，然后將“ curve_aligned” 生成的曲線與“ curve_aligned2” 曲面的邊界線求出交點(diǎn)， 使得“ curve_aligned” 面上的控制線的端點(diǎn)在“ curve_aligned2” 面的邊界線上， 然后再根據(jù)“ curve_aligned2” 曲面和“ curve_aligned” 曲面的角度將“ curve_aligned” 生成的曲線作進(jìn)一步的調(diào)整，調(diào)整的方法同前面調(diào)整“ curve_aligned1” 曲面與“ curve_aligned2” 曲面交線的方法相同， 就是通過(guò)調(diào) 整點(diǎn)的坐標(biāo)，從而調(diào)整“ curve_aligned” 上的線， 最終得到符合實(shí)際要求的控制線，然后將調(diào)整后的“ curve_aligned” 曲面的線 沿著“ curve_aligned2”面的邊界線釋放， 通過(guò)“掃掠”指令完成曲面的構(gòu)建，構(gòu)建的圖形如下圖所示： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 18 以上便完成了下部一系列曲面的構(gòu)建。 2.4 右下部小曲面的構(gòu)建 在 Surfacer 軟件中 用鼠標(biāo)左鍵單擊工具條中的“ Curve”選項(xiàng) ,選擇“ construct 3D” 然后單擊“ Interactive 3D B-Spline” 選項(xiàng) ,勾畫(huà)出右下曲面的邊界線 ,如 圖所示 : 將此文件保存為“ edg” IGES 格式文件。 應(yīng)用同樣的方法生成一曲線如下圖所示： 將其保存為“ edg1” IGES 格式文件。 分析右下曲面可以知道整個(gè)面在總的趨勢(shì)上是一致的，只是在中間的某些部位發(fā)生了變化，因此可以將整個(gè)面用幾條直線控制，然后將形狀發(fā)生變化的部位再用控制線加以控制，具體構(gòu)建的線條如下圖所示： 成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校 汽車(chē)覆蓋件曲面的構(gòu)建（逆向工程） 19 然后將以上文件導(dǎo)入 UG 軟件，進(jìn)行面的構(gòu)建操作，首先由幾條控制線分別構(gòu)建出面，方法也是應(yīng)用“掃掠”，然后將生成的面適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大處理以符合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求，然后將形狀發(fā)生變化的部位的控制線也 構(gòu)建出相應(yīng)的曲面，然后將整個(gè)趨勢(shì)上的面與形狀發(fā)生變化的面進(jìn)行倒圓與剪裁操作，從而獲得符合設(shè)計(jì)要求的面。然后將邊界曲線“ edg”導(dǎo)入，將多余的面 剪裁掉，以得到實(shí)際的曲面。到此右下部小曲面的獨(dú)立構(gòu)建已經(jīng)完成，接下來(lái)便是要完成小曲面與上面的大曲面的銜接，操作步驟如下：在 Surfacer 軟件中測(cè)出右部小曲面與大面的角度，方法同前面測(cè)量角度的方法完全一樣，在此不作詳細(xì)的說(shuō)明，在測(cè)出了兩個(gè)面的倒圓角的角度后，打開(kāi) UG 軟件，然后進(jìn)行“倒圓面角”的操作，方法如下：在 UG 軟件的界面下，點(diǎn)擊“插入”然后選擇“特征操作”的“面圓角”指令，此時(shí)會(huì)彈出對(duì)話(huà)框，然后根據(jù)對(duì)話(huà)框中的提示逐步選擇要倒圓面角的兩個(gè)面，并在對(duì)話(huà)框中輸入圓面角的半徑大小，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕便完成了兩 個(gè)面的倒圓面角的操作，然后再選擇“插入”中的“自由形式特征”然后選擇“剪裁的片體”指令，來(lái)完成片體面與面之間的多余部分的剪裁操作，具體的操作步驟如下：根據(jù)彈出的對(duì)話(huà)框