基于CATIA的汽车三视图逆向三维建模

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1、第1期机电技术83基于CATIA的汽车三视图逆向三维建模★梁辉泉钟勇(福建工程学院，福建福州350108)摘要：文章基于CATIA自由曲面反求技术，对车身曲面设计进行了研究。通过对宝马三视图的数据采集和处理、曲面的构建以及曲面分析，进行车身曲面的数字化建模，反求出汽车曲面的三维数字模型。解决了通过三视图实现快速逆向工程实体三维数字建模问题。关键词：CATIA：自由曲面：逆向工程；三维数字建模中图分类号：TP391．4文献标识码：A文章编号：1672--4801(2012)01．083．03在CAD／CAM领域中，逆向工程(ReverseEngine

2、ering)，即通过各种测量手段和三维几何建模的方法，把原有的实体转化成数字化三维模型。根据采用的测量技术和手段及处理对象不同，可分为二类：一是以研究整个形体为主，另一是以研究复杂曲面为主ll】。本文主要研究基于CATIA软件，对宝马三视图曲线数据的采集，建立曲面，三维建模和最后曲面分析的方法。1CATIA软件法国达索公司开发的产品旗舰解决方案CAT认。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它能够帮助制造厂商设计未来的产品，并且支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护全部在内的工业设计流程。本项目曲面数据输入运用该软件中FreeSt

3、yleSketchTracer模块。该模块简称FST，采用自由风格草图绘制，能够根据产品的照片描出基本外形曲线或三视图；曲面数据采集运用软件的FreeStyleSurface模块。FreeStyleSurface模块简称FSS，采用自由风格造型，几乎完全非参数化。除了GSD中的所有功能以外，还可完成一些例如曲面控制点(能够实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形)，去除参数，自由约束边界，达到汽车A面标准的曲面桥接、光顺、倒角等一些功能，所有命令都能非常轻松的达到G2水平。凭借FSS和GSD，CATIA的曲面功能已经超越了绝大多数CAD软件，甚

4、至同为汽车行业竞争对手的UGNX；曲面构造方面则运用CATIA软件中的GeneticShapeDesign模块。该模块又简称GSD，采用创成式造型，最基础的曲面构造工具和非常完整的曲线操作工具，除了可以完成所有曲线操作外，还能够完成拉伸，扫描，旋转，边界填补，修补碎片，桥接，拼接，光顺，凸点，裁剪，倒角，投影和高级投影等一系列功能，连续性最高达到G2水平，生成的封闭片体Volume，完全达到普通三维CAD软件曲面造型功能。实现完全参数化操作【2J。2宝马汽车三视图曲线数据的采集一般实体反求的过程可分为以下几部分：1)实体数字化：即利用相关测量设备，

5、根据实体模型测量得到空间拓扑离散点数据，并将测量结果以数据库或文件的形式存储；2)实体模型的重构：根据空间拓扑离散点数据反求出实体的三维CAD模型，并在实体分析和插值监测后，对模型进行逼近调整及相关优化：3)实体分析：指将模型和设计表征用于实体的表面分析、有限元分析和工艺分析，并将分析结果以数据库或文件形式存储起来，以便被其他模块调用；4)实体加工：根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重构的CAD模型是否满足所要求的精度或其他试验性能指标的要求13]。本项目将宝马的三视图通过CATIA软件的FreeStyleSketchTracer

6、模块导入，调整视角及对比实体尺寸相应调整三视图的尺寸。具体视角调整及图片导入设置如下：先把视图模式调整为带材料着色模式，然后把视图调整为右视图，接着导入图片。最后通过右键单击尺寸箭头，调整相对位置的数值，使导入的三视图尺寸数据符合实体尺寸。依此方法将三视图都导入，并设置尺寸完成后，最终效果如图1所示。导入的三视图越精确，则后期的曲线采集的数据相应也更精确。当导入·福建省科技厅重大专项专题项(2010HZ0003)；福建省科技厅平台建设项E1(2008J1002)福建省教育厅顼(JA08166)。作者简介：梁辉泉(1989一)，男．本科生．研究方向：

7、车辆工程。机电技术2012年2月车野2视圈完成后，转入FreeStyleSurface模块，对车身线条数据进行采集。在数据采集过程中，利用3DClll'Ve功能在二维审问中，根据导八的三视图从三个视翻角度拟合’·身外观曲线。保证汽乍的各个相关特征相且对应。创建三维曲线时，CATIA提供二种刨建模式：通过点，控制点与近接点。本项El采用通过点来创建三维曲线。运用3Dclll％-g先在俯视图F采集曲线数据，如图2所示。再转入右视图F采集曲线数据。数据采集期间，罗盘应保持在对应平面上，转^新的枧旧时可按F5切换罗盘平m】。通过多视目的拟台曲线．{!I}证

8、曲线的准确性。国l二桃刚导^最终效来幽2俯视削状态T采集曲线数据最后通过对比二视图及实体图片，对3Dcurve进行调节。对