Surfacer 建模实验指导.pdf

第三章 曲面造型实验 3.1 Surfacer 10.5 简介 美国Imageware 公司推出的Sufacer 是一款具有强大的曲面造型功能的软件，被广泛应用 于逆向工程、自由曲面设计和计算机辅助曲面检测。Surfacer 的应用领域涵盖了汽车、航空航 天、电子产品、模具等行业。它具有友好的输入输出接口，可以接受几十种数据格式，方便 地与同类软件进行数据交流。它主要包括四大功能模块，即点处理、线处理、面处理和快速 成型模块。同时还包括显示、编辑、检测等辅助功能。 Surfacer 10.5 中包含了多种Entities ，主要有点云(cloud)、曲线(curve)、曲面(surface)、组 (gourp)和图(plot) 。 Cloud ：坐标空间中单一的点或是一群点的集合、点群间可以相加、减。 Curve ：分为3D curve 和2D curve 。前者为独立在3D 空间的曲线，后者依附于曲面。 Surface：裁剪曲面和未裁剪曲面。 Group ：由部分选择的Entities 组成的集合。 Plot ：各种分析、对比特性图。例如点的法矢、曲线的曲率图、点与面的误差图、实体间 的连续性分析图等。 用Surfacer10.5 进行模型重建主要可分为以下几个大的步骤： 1 点云预处理 首先要选择正确的数据格式，将扫描点云输入软件。 多视图拼合 有时所测实体面积大，或测量角度多，采用激光扫描测量很难一次获取全部数据，往往 需要多角度分别测量，然后再将数据拼合在一起。Surfacer 对多角度测量数据进行拼合的具 体做法是在被测实体的不同地方，分别粘三个小球。在分块测量时，要求每个测视图中都包 含三个小球的点云数据。然后将各数据依次输入软件，用Circle-Select Points 命令分离出 所有小球的点云，通过Fit sphere 拟合成球面。接下来要选取其中的一块视图做基准，将要 移动的不同视图的点云与其对应的球体分别组成一个族。打开Stepwise Registration 命令， 选择要移动族的名称，将菜单中列出的两组小球的名称，对应叠加，就可将两视图并在一起。 以此类推，从而完成多视图的拼合。最将拼合后的点云做加法运算，合成一个整体。 数据简化 测量数据过密时，计算量大，会影响后面的操作速度，可选用Sample 中的多种简化命令， 去掉冗余点云。其中Space Samples 对化简特征多的点云非常有效，它通过曲率计算，在平 缓的区域，保留较少的点；而在特征较多的地方，保留较多的点。在简化的同时有效地保留 了特征，是一种优化算法。 数据平滑 在测量时，多种因素会造成噪音点。从不同的角度观察点云的质量，杂点不多时，可用 Pick Delete Point 命令手动删除。对于质量较差的点云，可选用Smooth 下拉菜单中的多种 滤波命令，对点云进行平滑处理，去掉坏点，提高整个点云的质量。应注意，不同的点云应 采用不同的滤波方式，不仅要去噪,还要有效地保持模型的几何特征。 当数据在较小范围内有缺损时， Fill 命令可按周围点云的曲率变化，进行有效的填充。 点云排序 一般实物都用了多次测量的策略，导致点云杂乱无章。为了保证后面生成曲线与曲面的 质量，有时需要对点云排序。最常用Sort by Nearest,通过计算点云之间的距离来确定点与 点之间的几何关系。 通过上述方法处理后的点云，可直接调用Polygonize 命令，生成三角网格，保存为STL 格式，用于快速成型。 2 特征提取和数据分割 对数据进行分块，可将复杂的数据处理问题简化，有利于提高曲面拟合的精度。打开Dense feature extraction 中的Sharp Edges 菜单，通过计算曲率来提取区域划分的特征点。根据 特征点，通过人机交互式的方法可以确定区域边界线。为保证后续过程中重建曲面的质量， 可以根据需要对特征线进行光顺检验。打开Radius of Curve Plot 菜单，观察调整曲线的曲 率分布，对于变化较急剧的地方，要手工干涉。打开Control Points Edit 菜单，选择调整 的方向，通过拖拽控制点，来提高曲线的光顺性。 3 曲面重构 Surfacer 基于双精度NURBS 来重构曲面，与实体模型完全集成，支持多种的曲面造型方 法，如拉伸、旋转、放样、扫掠、边界拟合、点云拟合、曲面延伸、曲面裁剪等，同时还具 有检测、修正、优化等功能。