15.2.1 概述
独立几何模块是逆向工程的模块之一。它是一种非参数化设计环境,利用该模块可专注于模型特定区域的创建和修改,并使用各种工具获得所需形状的曲面属性。为了使当前的设计活动孤立在单个特征中,该模块使用了造型特征这一概念。造型特征是一个复合特征,它包含了所有创建和输入到造型特征的几何以及参照数据。造型特征的内部对象,如单独的曲线、曲面等,在造型特征外部彼此之间没有任何父子从属关系,这样便可以自由地进行各种操作,而不需要考虑特征对象之间的参照和父子关系。
独立几何提供了一组工具,利用这些工具可将输入曲面、三角测量数据(点云)或其他原始数据转换到可制造模型中。利用“独立几何”,可执行以下任务:
● 输入、生成和过滤原始数据。
● 输入几何,包括曲线、曲面和多面数据。
● 创建和修改曲线。
●手工或自动修复几何(仅限具有使用DataDoctor的许可)。
● 将几何从后续特征收缩到造型特征(具有使用DataDoctor许可)。
15.2.2 扫描曲线的创建
把高密度原始数据(点云)输入到“独立几何”并使用某种方法过滤不需要的点,然后依次通过过滤后的点并光滑连接形成扫描曲线,所以扫描曲线不会偏离原始数据(点云)。扫描曲线的创建方法有 “扫描曲线( Scan Curves)”、“自动定向曲线(Auto Direction Curves)”、和“剖面(Sections)”三种方法。下面对这三种方法分别进行说明。
方法一:扫描曲线
下面以图15 .2.1所示的模型为例,说明扫描曲线(Scan Curves)的应用。
Step1.将工作目录设置至D:\ cre03.8\work\ch15.02.02.01。
Step2.新建一个零件三维模型,命名为scan curves。
Step3.选择 功能选项卡 下的 命令,则系统进入独立几何模块,同时弹出图15.2.2所示的“扫描工具”操控板。
Step4.单击“扫描工具”操控板几何区域中的“示例数据来自文件”按钮 ,在系统
弹出的“导入原始数据”对话框中选中 单选项,如图15.2.3所示。在系统
的提示下,选取“PRT CSYS DEF”坐标系,系统弹出“打开”对话框。
Step5.在“打开”对话框中选择blower.pts文件,单击 按钮,系统弹出图15.2.4所示的“原始数据”对话框。
Step6.创建扫描曲线。在“原始数据”对话框的可见点百分比文本框中输入15,选中 单选项:在 文本框中输入25,在 文本框中输入0.28:单击 按钮后,单击 按钮完成操作,此时生成的扫描曲线如图15.2.1b所示。
图15.2.3所示的“导入原始数据”对话框中各选项的说明如下:
● 单选项:选中该选项可以获取产品的详细信息,并增加输入数据中的点
云密度。
● 单选项:选中该选项则不能获取产品的详细信息,并减小输入数据中的
点云密度。
图15.2.4所示的“原始数据”对话框中各选项的功能说明如下:
● 文本框:该文本框用于设置显示点云的百分比。输入的值越大,显示的点云就越密;反之,显示的点云就越疏。
● 文本框:该文本框用于定义扫描曲线之间的距离。
● 文本框:该文本框用于定义扫描点之间的距离。
Step7.单击“扫描工具”操控板中的“确定”按钮 ,系统弹出图15.2.5所示的“独立几何”操控板,单击 按钮,退出独立几何模块。
方法二:自动定向曲线
自动定向曲线(Auto Direction Curves)是系统自动确定最佳的扫描方向,并按若干个假想平面与原始数据(点云)相交生成的一组曲线。下面以图15.2.6所示的模型为例,说明自动定向曲线(Auto Direction Curves)的应用。
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch15.02.02.02.
Step2.新建一个零件三维模型,命名为auto direction carveS。
Step3.选择 功能选项卡 下的 命令,则系统进入独立几何模块,
同时弹出“扫描工具”操控板。
Step4.单击“扫描工具”操控板几何区域中的“示例数据来自文件”按钮 ,在系统
弹出的“导入原始数据”对话框中选中 单选项。在系统 的提示下,选取
“PRT.CSYS DEF”坐标系,系统弹出“打开”对话框。
Step5.在“打开”对话框中选择blower.pts文件,然后单击 按钮,系统弹出图15.2.7所示的“原始数据”对话框。
Step6.创建扫描曲线。在“原始数据”对话框的可见点百分比文本框中输入15,选中 单选项:在 文本框中输入10,在接近区域文本框中输入1.85,在 文本框里输入0.28:单击 按钮后,单击 按钮完成操作,此时生成的扫描曲线如图15.2.6b所示。
Step7.单击“扫描工具”操控板中的“确定”按钮 ,在系统弹出的“独立几何”操控板中单击 按钮,退出独立几何模块。
图15.2.7所示的“原始数据”对话框中的部分选项的说明如下:
● 截面数量文本框:该文本框用于定义与点云相交的截面数量。
● 接近区域文本框:该文本框用于定义沿截面长度的区域宽度值。系统将处理该区域中的数据点以创建扫描曲线,但接近区域不得超过两条相邻曲线之间距离的一半。
方法三:截面
截面( sections)就是用假想的平面与点云相交创建一组曲线。其类型分为“平行截面”、“根据基准平面确定一组截面”和“垂直选定曲线的截面”。
· 平行截面:表示用一组平行于参照平面的假想面与“原始数据”(点云)相交创建的曲线,此参考平面可以是基准平面,也可以是通过曲线/边/轴或坐标系的某一个 方向新建的平面。
· 根据基准平面确定一组截面:用一组平行于选定基准平面的假想面与“原始数据”(点云)相交创建的曲线。此截面必须是基准平面。
· 垂直选定曲线的截面:用一组平行于选定曲线的假想平面与“原始数据”(点云)相交创建的曲线。
下面以图15.2.8所示的模型为例,说明通过截面方法创建扫描曲线的一般过程。
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch15.02.02.03.
Step2.新建一个零件三维模型,命名为sections curveS。
Step3.选择 功能选项卡 下的 命令,系统进入独立几何模块,同时弹出“扫描工具”操控板。
Step4.单击“扫描工具”操控板几何区域中的“示例数据来自文件”按钮 ,在系统
弹出的“导入原始数据”对话框中选中 单选项。在系统 的提示下,选取
“PRT- CSYS—DEF”坐标系,系统弹出“打开”对话框。
Step5.在“打开”对话框中选择blower.pts文件,然后单击 按钮,系统弹出图15.2.9所示的“原始数据”对话框。
Step6.定义截面。在“原始数据”对话框的 文本框中输入1 5,选择 单选项;单击 区域中的“平行截面”按钮 ,单击 后的 按钮,在系统 的提示下,选取RIGHT基准平面为平行截面;在 文本框中输入10,在 文本框中输入1.85,在点公差文本框中输入0.28;单击 按钮后,单击 按钮完成操作。
Step7.单击“扫描工具”操控板中的“确定”按钮 ,在系统弹出的“独立几何”
操控板中单击 按钮,退出独立几何模块。
15.2.3 扫描曲线的修改
如果扫描曲线的质量或其他方面不能满足设计需要,则此时还可以通过独立几何模块所提供的修改工具对其进行修改。扫描曲线的修改可分为“删除( Delete)”、“重组点(RegroupPts)”和“扫描点(Scan Points)三种。
下面就以一组扫描曲线为例,详细说明扫描曲线的修改方法。
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch15.02.03,打开文件modify_scan_ curve.prt.
Step2.在模型树中右击 ,从系统弹出的快捷菜单中选择 命令,系统弹出“独立几何”操控板。
Step3.删除扫描曲线。单击该操控板中的 按钮,系统弹出“扫描工具”操控板;
单击“扫描工具”操控板中 区域的“修改”按钮 ,选取图15.2.10所示的扫描曲线:
在 菜单中选择 命令,按住Ctrl键,选取图15.2.11所示的曲线为要保留的曲线,在“选择”对话框中单击 按钮,完成删除曲线的操作,此时模型如图15.2.12所示。
说明:在 菜单中有 和 两个命令,其中 命令需要用户指定删除的曲线,而 命令需要用户指定不删除的曲线。
Step4.连接曲线。
(2)定义连接曲线10在系统 的提示下,按住Ctrl键,选取图15.2.13所示
的曲线和图15.2.14所示的曲线为连接曲线,在 菜单中选择 命令,完成连接曲线1的创建。
(3)定义连接曲线2。选取图15.2.15所示的曲线为连接曲线,在 菜单中选择 命令。
Step5.在 菜单中选择 命令,完成扫描曲线的修改。
说明:
● 在 菜单中有 、 和 三个命令,下面将对这三个命令进行说明。
:该命令可以连接两条曲线最近的两个端点,将其合成为一条曲线。
:该命令可以将一条曲线按某种需要分成两条。系统又为该命令提供了 、 和 三种方法。 是指在构成曲线的扫描点处将曲线分成两段; 是指通过删除扫描曲线上两扫描点之间的线段,将曲线分开; 是指通过删除所选参照两侧最近的两扫描点之间的线段,将曲线分开。
:该命令可以通过选取两扫描点来创建一条曲线。
:是指移除扫描曲线上的扫描点,使一些影响曲线质量的坏点移除,让曲线更加光顺。
:是指显示所选曲线上的所有扫描点。
:是指遮蔽已经显示扫描曲线上的扫描点,便于观察。
15.2.4 型曲线的创建
在独立几何中,通过输入原始数据所得到的扫描曲线是无法用来直接构建曲面的,因此要通过某些方法把原始数据得到的扫描曲线转化成能在独立几何中构建曲面的曲线,我们把这种新的曲线称为“型曲线”。型曲线的创建方法有自示例数据创建曲线、通过点创建曲线和自曲线创建曲线三种。
首先进行下列操作:
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch15.02.04,打开文件style_curve.prt。
Step2.在模型树中右击 ,从系统弹出的快捷菜单中选择 命令,系统
弹出“独立几何”操控板。
Step3.单击该操控板中的 按钮,系统弹出“扫描工具”操控板。
方法一:自示例数据创建曲线
在“扫描工具”操控板中的几何区域选择 下的 命令,在
的提示下,选取图15.2.16所示的曲线为要复制的曲线,然后在“选择”对话框中单击 按钮,完成自示例数据创建型曲线的操作。
方法二:自曲线创建曲线
在“扫描工具”操控板的几何区域中选择 下的 命令,在系统弹出的
菜单中选择 命令,在系统的 提示下,
输入点数目8,并按Enter键,按住Ctrl键,依次选取图15.2.17所示的7条曲线,然后在“选择”对话框中单击 按钮,完成自曲线创建曲线的操作。
菜单中包括 和 两个命令,下面将分别对其进行说明:
● :用指定的点数创建曲线。指定的点数越多,得到的曲线越逼近
原始曲线。
● :在指定的公差内创建曲线。指定的公差值越小,得到的曲线越逼近原始曲线。
方法三:通过点创建曲线
在“扫描工具”操控板中的几何区域选择 下的 命令,按住Ctrl键,依次选取
图15.2.18所示的8个端点,然后在“选择”对话框中单击 按钮,此时创建的曲线1
如图15.2.19所示,读者可用同样的方法创建图15.2.20所示的曲线2。
15.2.5 型曲线的修改
在独立几何环境中,单击“扫描工具”操控板中 区域的“修改”按钮 ,然后选择需要修改的型曲线,系统弹出图15.2.21所示的“修改曲线”对话框;该对话框提供了三种修改型曲线的方法,分别为使用曲线的控制多边形修改曲线、使用曲线的型点修改曲线、将曲线拟合到指定的参照点。下面将对这三种方法进行说明。
方法一:使用曲线的控制多边形修改曲线
在“修改曲线”对话框中单击 按钮,即表示选用了“使用曲线的控制多边形修改
曲线”的方法修改型曲线。该方法是指改变控制曲线多边形顶点的位置来控制曲线的形状。
图15.2.21所示的“修改曲线”对话框中部分选项的功能说明如下:
● 下拉列表:定义曲线控制多边形运动的参照平面。
选项:表示移动平面是通过点的切线和曲率向量所构成的平面,
选项:选取某个基准平面作为移动平面。
选项:表示移动的平面是通过点且平行于屏幕的平面。
中的下拉列表(图15.2.22):用于定义曲线控制多边形的运动区域。
选项:只移动选定的点。
选项:将点的移动应用到符合立方体规则的指定区域内的所有点。
选项:将点的移动应用到符合线性规则的指定区域内的所有点。
选项:以相同的距离移动指定区域中的所有点。
区域(图15.2.23):可以在文本框中输入确切的数值以便更精准地移动选取的点。
选项:在第一方向上移动点。
选项:在第二方向上移动点。
选项:在垂直面的方向上移动点。
选项:调整滑块和鼠标移动的灵敏度。
● 区域中的列表框(图15.2.24):在对曲线进行修改时,可以通过该区域的选
项,动态显示曲线的曲率或半径等相关分析信息。单击 (显示/取消显
示)按钮,可在显示或取消显示之间切换。如果要修改特定的分析设置,可从列
表框中选取需要修改的分析选项后,单击 按钮,即弹出图15.2.25所示的“显
示设置( Display Settings)”对话框;如果要修改特定的分析计算设置,则可从列
表框中选取需要分析的选项后单击 按钮,在系统弹出的“计算”对话框(图
15.2.26)中,可对需要计算的分析选项进行计算。
● 区域(图15.2.27):该区域用于在修改曲线的过程中定义曲线某一端点的约束。
选项:不指定任何约束条件。
选项:端点将固定在当前的位置。
选项:使端点相切于某参照,但只能选取单侧边作为参照。
选项:在曲线和参照间设置G2连续和Gl连续相切,只能选取单侧边作
为参照边界。
选项:设置端点的曲率为O。
选项:将边界与所选平面对齐,这样沿该边界的法线会平行于该平面。
方法二:使用曲线的型点修改曲线
在图15.2.28所示的“修改曲线”对话框中单击 按钮,即表示选用了“使用曲线的
型点来修改曲线”的方法修改型曲线,该方法是指改变曲线型点的位置来控制曲线的形状。
图15.2.28所示的“修改曲线”对话框中部分选项的功能说明如下:
. 区域:可在修改曲线之前重定义曲线上的型点。它包含了下面四个单选项.
单选项:通过移动曲线上的插值点移动曲线。
单选项:通过选取曲线上的点为曲线添加型点。
单选项:删除曲线上选取的型点。
单选项:根据曲线的曲率重新分配型点,曲率较高的区域点分配的密度较大。
方法三:将曲线拟合到指定的参照点
在图15.2.29所示的“修改曲线”对话框中,单击 按钮,即表示选用了“将曲线拟
合到指定的参照点”的方法修改型曲线。该方法可以将曲线拟合到指定的参照点上。
图15.2.29所示的“修改曲线”对话框中各选项的功能说明如下:
. 精度文本框:用来定义拟合的曲线的精度。在该文本框中输入的值越小,拟合的精度越高;反之,拟合的精度越低。
. 参考点设置区域:用来定义添加和删除参照点。用户可通过 和 两个按钮,对参照点进行添加和删除。
15.2.6 创建型曲面
在独立几何环境中创建型曲面的方法有“自曲线”与“自曲面”两种方法。下面将对
这两种方法进行详细说明。
方法一:自曲线
自曲线是指利用独立几何环境中的型曲线和模型的边界创建曲面。下面举例说明通过“自曲线”的方法创建曲面的一般过程。
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch15.02.06.01.打开文件style_surface.prt。
Step2.在模型树中右击 ,从系统弹出的快捷菜单中选择 命令,系统
进入独立几何环境。
Step3.单击“独立几何”操控板中的 按钮,系统弹出“扫描工具”操控板。
Step4.创建曲面。
(1)选择命令。在“扫描工具”操控板中的几何区域选择 下的 命令。
(2)定义第一方向曲线。在系统 的提示下,按住Ctrl键,依
次选取图15.2.30所示的曲线为第一方向曲线:选取完成后,在“选择”对话框中单击 按钮。
(3)定义第二方向曲线。在系统 的提示下,选取图15.2.31所示的曲线为第二方向曲线,在“选择”对话框中单击 按钮。
(4)定义插入点数量。在系统为突出显示方向输入内插点数下的文本框中输入内插点的点数为18,并按Enter键确认,结果如图15.2.32所示。
Step5.单击“扫描工具”操控板中的“确定”按钮 ,在“独立几何”操控板中单击 按钮,退出独立几何模块。
方法二:自曲面
自曲面就是将原有的曲面进行复制,原曲面可以是任何一种曲面。下面举例说明通过“自曲面”方法创建曲面的一般过程。
Step1.特工作目录设置至D: 3.8\work\ch15.02.06.02,打开文件copy_surface.prt。
Step2.选择 功能选项卡 下的 命令,系统进入独立几何模块。
Step3.在“扫描工具”操控板中的几何区域选择 下的 命令。在系统 的提示下,选择图15.2.33所示的曲面为原曲面。
Step4.单击“扫描工具”操控板中的“确定”按钮 ,在“独立几何”操控板中单击 按钮,退出独立几何模块。
Step5.在模型树中右击 ,然后从系统弹出的快捷菜单中选择 选项。
说明:复制后的新曲面可以进行非参数编辑。
15.2.7 型曲面的修改
独立几何环境提供了“控制多面体”、“栅格线”和“按参照点拟合”三种对型曲面的
修改方法。下面分别对这三种方法进行说明。
方法一:控制多面体
控制多面体就是通过改变曲面的控制多面体的形状来控制曲面的形状。下面以图
15.2.34所示的模型为例,说明通过“控制多面体”方法修改型曲面的一般过程。
Step1.将工作目录设置至D:\cre03.8\work\ch05.02.07.01, 然后打开文件
modify_surface.prt.
Step2.在模型树中右击 ,然后从系统弹出的快捷菜单中选择 命令,
此时系统进入独立几何环境。单击“独立几何”操控板中的 按钮,系统弹出“扫描工具”操控板。
Step3.定义要修改曲面。单击“扫描工具”操控板中的按钮,选取图15.2.34a所示的曲面为要修改的曲面,系统弹出图15.2.35所示的“修改曲面”对话框。
Step4.选择控制点。在“修改曲面”对话框中单击 按钮,在系统 的
提示下,选取图15.2.36所示的控制点,并对它拖拽,控制点会跟随鼠标指针的移动进行移
动:修改后的改变曲面栅格形状如图15.2.37所示。
Step5.单击“修改曲面”对话框中的按钮,完成曲面的修改,曲面的最终结
果如图15.2.34b所示。
图15.2.35所示的“修改曲面”对话框中部分选项的功能说明如下:
下拉列表(图15.2.38):用于定义曲线控制多边形的运动平面。
:运动平面是通过选取点的相切的平面,并且运动平面将跟随所选点。
:选取基准平面作为运动平面。
:运动平面是通过选取点的原始位置的相切平面。
. (图15.2.39):用于指定修改曲面形状的规则和曲面运动区域的范围。可以在两个方向上设置相同的多边形运动区域,也可为每一方向设置不同的多边形运动区域。
. 列表框:在对曲线进行修改时,可通过该列表框中的选项动态地进行分析显
示。单击 按钮,可以在显示与取消分析显示之间切换。
. 区域(图15.2.40):可以对型曲面边界进行约束。
选项:不指定任何条件。
选项:端点固定在当前的位置。
选项:使端点相切于某参照。只能选取单侧边作为参照。
选项:在曲线和参照间设置Gl或G2连续。
选项:将边界与所选的平面对齐,这样沿该边界的法线会平行于该平面。
方法二:栅格线
栅格线就是通过改变曲面栅格的形状来控制曲面的形状。下面以图15.2.41所示的模型为例,说明通过“栅格线”方法修改型曲面的一般过程。
Step1.将工作目录设置至D:\cre0 3.8\work\ch05.02.07.02,打开文件moldify_surface.prt.
Step2.在模型树中右击 ,然后从系统弹出的快捷菜单中选择 命令,
此时系统进入独立几何环境。单击“独立几何”操控板中的 按钮,系统弹出“扫描工具”操控板。
Step3.定义要修改的曲面。单击“扫描工具”操控板中的 按钮,选取图15.2.4la所
示的曲面为要修改的曲面,系统弹出图15.2.42所示的“修改曲面”对话框。
Step4.添加栅格线。在“修改曲面”对话框中单击 按钮,然后在“修改曲面”对
话框中单击 按钮,系统弹出图15.2.43所示的“添加/删除栅格线”对话框:
在该对话框中单击 按钮,然后在图15.2.44所示的位置处单击;完成后,在
“添加/删除栅格线”对话框中单击 按钮,此时模型如图15.2.45所示。
说明:通过增加和去除栅格线,可以控制曲面的光滑程度及控制某些区域的细节。
Step5.移动控制点。在系统 的提示下,选取控制点并拖拽,控制点会跟
随鼠标指针的移动进行移动,移动后的曲面栅格如图15.2.46所示。
Step6.单击“修改曲面”对话框中的 按钮,完成曲面的修改。曲面的最终结
果如图15.2.41b所示。
方法三:按参照点拟合
在图15.2.47所示的“修改曲线”对话框中单击 按钮,即表示选用了“按参照点拟
合”的方法修改型曲面。该方法就是将曲面拟合到指定的参照点上。
图15.2.47所示的“修改曲面”对话框中的部分选项的功能说明如下:
. 区域:该区域中包括 与 两个文本框,用于设置拟合的精度及偏移值。
文本框:用来定义曲面拟合的精度。文本框中输入的值越小,拟合的精度越高;反之,拟合的精度越低。
文本框:用来定义曲面拟合的偏移距离。
. 选项组:用来定义添加和删除参照点。用户可通过 和 两个按钮,对参照点进行添加和删除。添加和删除参照点的类分别如图15.2.48和图15.2.49所示。