catia逆向教材之catia v5逆向工程培训 点云

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1 DigitizedShapeEditor(點群造形編輯)2 內容大綱:1.課程表2.逆向工程簡介3.環境介紹4.指令介紹4-1.點資料匯入匯出,過濾4-2.點資料修剪4-3.點資料對齊與合併4-3-1.點資料與點資料對齊4-3-2.點資料對齊曲面(AlignwithSurface)4-3-3.合併點資料(MergingCloudofPoints)4-4.斷面線4-1-1.匯入滙出點資料4-1-2.過濾點資料4-4-1.點群斷面(CuttingaCloudbyPlanarSections)4-4-2.投影(ProjectingCurvesonClouds)4-5.建立曲線4-5-1.空間曲線(CreatingFreeFormCurvesinSpace)4-5-2.平面曲線(CurvesonPlane)4-5-3.從掃描產生曲線(CurvesfromScans)4-6..建立三角曲面4-7.曲面接合與平行4-7-1.合併三角曲面(MergingTessellations)4-7-2.平行三角曲面4-8.距離分析4.9..顯示方式3 1.課程表4 2.逆向工程簡介逆向工程就是根據現有的實體，量測其外形座標，再根據量測所得的點座標資料建構物體的曲面模型。建構曲面模型通常有兩種:第一種:使用點資料為基準,找出其近似曲線,再使用其曲線重新建構曲面,建立新的模型.第二種:直接使用點資料,直接鋪成網格的三角曲面.一旦有了三維的幾何模型後，就能方便應用於CNC加工或快速成型等製造!5 如何進入DSE模組1)Start2)Shape3)DigitizedShapeEditor我們也可以選擇Icon來選擇模組操作步驟:3.環境介紹6 標準工具列下拉式選單PART的結構樹特徵(Fertures)羅盤(Compass)逆向工具列3.環境介紹7 插入選單(Insert)工具列(Tools)逆向工具列視窗(View)點編輯建立Scan4建立曲線合併對齊距離分析三角曲面3.環境介紹8 4-1.點資料匯入匯出,過濾選擇點資料檔可多選Format:選擇格式統計資料選取盒Sampling:匯入點數的百分比Scale:比例調整Unit:檔案單位顯示統計資料Preview:預覽更新支援的格式有Replace:替代目前的點資料對話框功能說明點資料不能直接從檔案開啟或儲存,必須使用匯入匯出功能,將點群輸入輸出.4.指令介紹9 4-1-1.輸入滙出點資料1)首先點選出現對話框,如圖12)按選擇點群可同時按Ctrl鍵複選,如圖23)按預覽4)按完成圖1圖2此功能將點資料匯入CATIA中,匯入時可在對話框設定讀入點數的百分比(Sampling),比例(Scale),單位(Unit)等等.操作方法:4.指令介紹10 AscAtosIgesStlMore鈕選擇More鈕後依格式不同的選項不同如下說明選項如下格式4.指令介紹11 輸出點資料範例此功能可作為轉檔之用,可輸出Asciifree,Stl或CATIA逆向CGO格式等等這個功能非常簡單使用,只要選擇要匯出的點群或Scan即可操作方法如下:1)點選2)選擇點群,如圖13)輸入檔名及選擇格式完成,如圖2圖1圖24)按存檔完成4.指令介紹12 範例同樣的方式可以匯出Scan特徵的點資料1)點選2)選擇點群,如圖13)輸入檔名及格式,如圖2Scan的輸出圖3圖14)按存檔完成操作方法4.指令介紹13 將三角曲面,匯出為Stl檔或其他格式的點資料2)選擇曲面CloudTessellation.1如圖1範例3)輸入檔名及格式,如圖2三角曲面(tessellation)的輸出1)點選按圖1圖2操作方法4.指令介紹14 球體過濾(Filteringbysphere)1)點選過濾器2)選擇點資料,如圖13)選取過濾型式:Homogeneous,如圖24)出現綠色球體,表示濾球大小,如圖35)完成,如圖4操作方法圖1Homogeneous型式後的值為濾球半徑固定這個半徑過濾,在圓球範圍內的點則濾除圖2圖3圖44.指令介紹15 調整性過濾(Adaptativefiltering)範例1)點選過濾器2)選擇點資料,如圖13)選取過濾型式:Adaptativefiltering,如圖24)調整弦高.5)完成操作方法Adaptative型式後的值為,區域性的弦高長,在這範圍內最大的弦長作為過濾半徑.圖1圖2圖34.指令介紹16 4-1-2.過濾點資料範例有時點資料太密集,或點資料疏密不均,此功能可將點資料過濾,可用於移除或隱藏過多的點以加快顯示的速度,也可以讓點資料較均勻.1)點選過濾器2)選擇點資料,如圖1對話框說明:過濾型式(Filtertype)Filteringbysphere:以一個球體的半徑作為過濾的範圍Adaptativefiltering:設定一個區域性的弦高為過濾半徑輸出(Output)移除或隱藏選取盒:點選則刪除過濾的點資料3)選擇過濾型式,如圖2圖1圖2操作方法4.指令介紹17 範例保留移除部分點資料1)作動點2)選擇(Selection):點選Pick如圖13)我們可以在level中選擇我們所要的物件型式4)選取要保留的點資料Point:單選一點Scan/Grid:選Scan的格點Digit(elementofacloud):選擇一個點群法一:使用點選的方式Cloud(globalcloud):選取所有的點群資料4-2.點資料修剪操作方法修剪點資料可使用點選,框選,多邊型等等的不同方式來作編修.如下圖14.指令介紹18 範例1)點選2)選擇(Selection):點選Trap如圖13)圈選型式(Traptype):法二:使用框選的方式5)框選(Rectangular)4)選取保留內(Inside)或外(Outside)5)多邊形選取(Polygonal)圖1操作方法4.指令介紹19 選取後未按ok可鈕時,可調整多邊形的範圍框選完後可,按對話框的鈕繼續選擇下一個範圍選擇交換鈕反向選擇補充說明4.指令介紹20 點資料與點資料對齊(AligningClouds)1)選擇搬移點群,如圖12)選擇基準點群3)選擇搬移點群的基準,如圖24)選擇基準點群的基準,如圖35)選Yes完成,如圖4範例4-3.點資料對齊與合併操作方法圖1圖2大型的物體或較複雜的模型,往往沒有辦法一次量測完成,必需部分量測,所得的點群是分散的且沒對齊,這時就需要對齊功能.搬移點群基準圖3圖44.指令介紹21 4-3-2.點資料對齊曲面(AlignwithSurface)範例1)選取點資料,如圖12)選取平面或曲面兩次,如圖23)選擇點群作為基準,如圖34)按Yes完成,如圖4操作方法將點群對齊曲面或平面圖1圖2圖3圖44.指令介紹22 4-3-3.合併點資料(MergingCloudofPoints)1)點選出現對話框,如圖12)選取需合併的點群,如圖23)按OK鈕點群為一體,如圖3範例將多個點群的特徵,合併成為一個操作方法圖1圖2圖34.指令介紹23 4-4-1.點群斷面(CuttingaCloudbyPlanarSections)Number:輸入切面的數目Infinite:切整個點群Step:輸入兩個切面的距離Swap:改變切面的方向FixedStep:固定兩個切面的距離Number:設定固定切面數InfluenceArea(切面的厚度)系統會自動計算在這個厚度內的點交於切平面上ScansDistinct:每條Scans獨立Groupedintooneelement:切面出scan為一個物件Limitation曲線限制切面的位置定義切面方向:使用yz,xz,xy,羅盤,工作面,曲線上等此功能用於建立點群的斷面,所得的斷面Scans還是一個點群資料;可使用點群修剪的功能繼續編修,並且可使用Curvefromscans將scans轉為曲線(Curve),再使用這些曲線建立我們的模型.對話框說明4.指令介紹24 3)定義切面的方向,如圖21)點選2)選取點群,如圖1選選選方法一:使用座標系範例操作方法:4)選擇不同的方向,所切割的方向如下:圖1圖24.指令介紹25 1)點選2)選取點群,如圖14)選取工作平面,如圖2方法二:使用工作平面方法三:使用羅盤1)點選2)選取點群,如下圖3)選取對話框4)選取拖拉羅盤即可改變切面方向操作方法:3)選取對話框平面圖1圖24.指令介紹26 方法四:使用曲線限制1)點選2)選取點群,如圖1範例3)按對話框,此時Limitation會開起,如圖24)為了方便選取將點資料隱藏5)選取曲線兩次,如圖36)再選另一條曲線限制,如圖47)按預覽,如圖58)按OK完成,如圖6圖1圖2圖3圖4圖5圖6操作方法:4.指令介紹27 固定(Fix):間距(step)拖拉箭頭間距切面數固定(Fix):切線數(Number)補充說明4.指令介紹28 選取對話框無界線(Infinite)選取盒每個斷面(Section)為獨立特徵斷面(Section)成為一個物件4.指令介紹29 4-4-2.投影(ProjectingCurvesonClouds)範例1)點選2)選取曲線,如圖14)設定方向,如圖23)選取點群5)設定點數及工作距離,如圖37)完成,如圖56)預覽,如圖4圖1圖2操作方法圖3圖4圖54.指令介紹30 4-5.建立曲線4-5-1.空間曲線(CreatingFreeFormCurvesinSpace)三種模式通過點(ThroughPoint):通過點建立曲線,它是由多個弧線連接而成.,在對話框中Order代表兩點間曲線的控制點點數,如圖3.Numberofarcs為曲線段數目.如圖2操作方法:1)點選2)點選通過點,如圖13)按OK完成DigitizedShapeEditor模組中提供了三種建立曲線的方式,第一種是空間曲線(CurveinSpace),第二種是平面曲線(CurveonPlane),第三種是將Scans轉換成近似曲線(CurevefromScans).空間曲線的畫法可以設定通過點,控制點,接近點等方式,來繪製說明如下:圖2圖3圖1分斷點4.指令介紹31 接近點(NearPoint):使用一個單一曲線繪製控制點(ControlPoint):使用控制點繪製曲線,只有頭尾通過多邊型,其餘只做控制曲線形狀之用,若點數超過6點,這個曲線會以多段曲線繪製曲線,如圖2圖1.為四個控制點之曲線圖2.為8個控制點分斷點少於6個控制點無分斷點,如圖1Order(max):為控制點的最多點數,若我們所設的控制點大於order則以降階處理.Monoarc:為單一條曲線繪製],此值不可更改圖1.為四個控制點圖2.為6個控制點圖3.因Max為4所以得到四個控制點的三階曲線.4.指令介紹32 閉合(Closure):CurveMode點選則增加一點與起點相同可以建立封閉的曲線,如圖1說明曲線模式(CurveMode)選項Display選項秀出曲線分析,如圖2秀出控制點與曲線最近距離,只有在接近點(NearPoint)模式才可使用,如圖3圖3圖2圖14.指令介紹33 4-5-2.平面曲線(CurvesonPlane)建立一個平面的曲線,使用方式與空間曲線相同.操作方法:1)點選2)使用3D羅盤做為建立的平面或選擇一個工作平面來繪製曲線說明設定為對稱鈕圖1.未設定對稱圖2.點選對稱圖3.格線隱藏(Hide)圖4.ShowsGrid格線開關鈕表示最大的範圍4.指令介紹34 範例4-5-3.從掃描產生曲線(CurvesfromScans)可將假想的暫時性的Scans轉換成曲線.1)點選出現對話框,如圖1操作方法:2)選擇ScansCurve可複選,即出現綠色預覽曲線,並會顯示此Scans曲線內的點資料之間的最大距離與最小距離.如圖2圖1圖23)調整精度,減少點之間的距離,調整為Accuracy=0.293,如圖3可看到調整後的情形.圖34)按OK完成,如圖4,結構樹增加3條曲線.圖44.指令介紹35 說明圓滑(Smoothing):用圓滑的方式來近似於這個scans,此法較為圓滑,但誤差較大,如圖1內插法(Interpolation):利用內插法的方式近視Scans,此選項較為精準,但階數高,需較多記憶體,如圖2圖1圖2分開角度(SplitAngle):此角為兩條曲線的補角,如圖3;在這個角度內就將曲線分斷圖3圖4角為90度時圖5角度為60時4.指令介紹36 3.6建立三角曲面工具在點群編輯器的模組中所建立出來的曲面為三角曲面,此法是將點群資料的點與點連接,鋪成的三角面,所以點的多寡與精度與會影響曲面的品質,此Tessellation特徵可以輸出為STL格式操作方法1)點選Tessellate,出現對話框,如圖1建立三角曲面(TessellatingaCloudofPoints)圖12)選擇點群,如圖2圖23)調整連接距離,綠色球體可知連接三角面的範圍,並且可以點選點群改變綠色球的位置,方便決定連接距離.如圖34)預覽5)OK完成,如圖4圖3圖4範例4.指令介紹37 說明按應用(Apply)預覽時,顯示方式有兩種如下圖1.三角形(Triangles)圖2.著色(Shading)連接模式:自動:自動做三角曲面連接,且可以重複連接三角面以保持外型的正確性.手動:找最近的邊界連接,所以有時會連接不當,但不會有重複的三角面.4.指令介紹38 3.7合併與平行三角曲面範例目前三角曲面的編輯功能有,合併與平行,說明如下4-7-1.合併三角曲面(MergingTessellations)此功能可將幾個三角曲面特徵,結合成為一個特徵.操作方法:2)選擇想要結合的三角曲面,如圖11)點選3)OK完成,如圖2以成為同一個物件圖1圖24.指令介紹39 4-7-2.平行三角曲面操作方法:1)點選出現對話框,如圖1範例2)點選三角曲面,如圖2圖1圖23)輸入OffsetValue=30,如圖34)OK完成此功能只適用於三角曲面,或STL格式的曲面說明若點選對話框FreeEdges裡的Createscans:則平行的曲面上會多一個邊界線,如圖3圖3圖4.黃色邊界線4.指令介紹40 3.8距離分析(AnalyzingDistancesBetweenTwoSetsofElements)範例此功能可分析兩個物件間之間的距離,使用一顏色的方式顯示操作方法:請參考FREESTYLE模組4.指令介紹41 3.8顯示方式(DisplayOptions)範例此種顯示的選項,主要用於控制:三角曲面(tessellation)點群(cloudofpoints)掃描線(scans)格點(grids)操作方法:1)點選出現對話框,如圖12)選擇物件3)變更符號,如圖24)OK完成圖1圖24.指令介紹42 說明選擇三角曲面的顯示方式顯示三角網格顯示黃色邊界圓滑的平坦的4.指令介紹43 點群的顯示方式scansorgrids的顯示可以選擇四種不同的顯示方式:如下可選擇多邊線或點,如下圖4.指令介紹44 專有名詞4.指令介紹45