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imageware实验
Imageware实验报告
姓名:
李华
班级:
08机械五班
学号:
20081378
Imageware实验
本实验是一个楦头曲面的建构,由于楦头造型并无特殊的特征供我们做为分割曲面的参考所以在此将使用Fit/wCloudandCurves(4条边界线+边界,部的点群)这个指令来建构曲面。
这个方式的好处是不须分割太多的曲面,大约只要五个曲面即可完成,同时也不需特别考虑面与面之间要如何才能接的平顺,因为只要面与面之间直接作math的动作,通常都可以得到不错的结果。
但是有一个缺点,就是控制点的调整需要发费较多的时间,因曲面是由四条边界线加上点群所建构出来的,其控制点排列的方式不会太整齐,对于曲面质量有一定程度的影响,因此需要花较多的时间在控制点的调整上。
不过此例倒是一个控制点调整方法练习的好范例。
以下开始逐步介绍楦头曲面建构流程:
量测数据如果以点的形式来显示时,较不易判断对象的外观特征。
所以,可以先将点群数据计算成三角网格格式。
如果数据已是三角网格形式(STL格式)则可省略此项步骤。
接下来利用PointDisplay中的GroundShaded则可对点群着色,借着光影于对象上的分布,可以较清楚的判断对象的外观形状。
首先,从楦头底面开始进行。
要求出底面的轮廓线的方式有很多种,如直接在点群上描绘3D轮廓线(Create||3DB-Spline),但此种方式很难保证能把轮廓线描的非常准确,因为是在空间上描绘曲线所以较不易控制曲线的形状。
这里介绍一个较快速的方式,即是依点群曲率分布,取出曲率较小的范围,系统会根据此曲率分布自行计算出尖角位置的点群,使用者可自行滤除出尖角点群以求得所需位置。
Construct||FeatureLine||Sharpedges
由于以SharpEdge所找出之轮廓点群,因曲率变化之故,所以点群并不会很平顺,于是可利用smoothing可将点群平顺化。
平顺化的方式可以选择以平均方式(Average)。
FilterSize先以3试试看,结果是否符合需求。
如果不行则可再Apply一次,或是提高FilterSize,直到点群平顺为止。
注意平顺的程度不能过大,以免点群偏离了原本的边界。
Modify||Smoothing||Filter
将平顺过的点群建构成一条封闭的曲线,建构的方式以UniformCurve较佳,因其可控制曲线Span的数量。
另外,也可以利用其它曲线建构的方式来完成,如ToleranceCurve、InterpolateCurve等,只是这些方式须要重新定义其曲线控制点的数量,来保持曲线的平顺度。
注意需选取ClosedCurve选项才能将曲线封闭。
Construct||CurveFromCloud||UniformCurve
接下来要取出底部的点资料,可以直接以Circle-SelectPoints来撷取底部点数据,或是利用上个步骤所求出的封闭曲线来取出底部点数据。
以下是以封闭曲线去取出曲线内部之点数据。
Modify||Extract||keepPointsWithinCurve
以封闭曲线仍然无法完全的将底部与侧边数据分开,所以须利用CircleSelectPoints将底部数据撷取出来。
虽然这个动作较麻烦,但以封闭曲线所取出的底部数据会较直接框选的数据要容易判读。
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
留下底部点数据,将其它其它数据先隐藏,直接依底部点数据建构一个自由曲面。
操作时自行判断曲面U、V所需控制点数量,判断方式可以想象U、V各须多少个Span,才能保持曲面的形状,又不会太多而造成调整上的困难。
依此笔点数据的状况,坐标系统可以选择卡式坐标系统。
Fitting的方向选择XYPlane,因为点数据正好平行于XY平面,且点群的形状曲率变化较平缓,故以卡式坐标较佳。
Construct||SurfaceFromCloud||UniformSurface
比对点群与曲面的误差量,如果这误差值太大则需要增加U、V的Span。
一般而言,只要Span足够其误差量都会很小,所以过多的Span并不会使误差更小,因此只要所给的Span数量足以使误差控制在允许的公差范围内即可,不必刻意增加Span来逼近点群,以免造成控制点调整上的困难。
Measure||Surfaceto||CloudDifference
以Uniform所建构出之曲面在其四个角落处,通常控制点的排列方式不会很整齐,常会出现反折的情况。
另外,由于点群形状的关系,某些位置控制点排列的方式不会平顺,这时仍然需要调整控制点的位置,使得控制点排的更平顺以确保曲面平顺度,同时也要能保持住曲面与点群的误差量。
Modify||ControlPoints||Surface
曲面调整完成后,接下来是要把这个曲面修剪成点群的外观形状。
显示之前所建构之封闭3D轮廓线,将此3D曲线投影至曲面上,成为一条2D曲线。
曲线投影方向可自行选定,只要投影位置与实际位置差不多即可。
投影完之曲线其控制点数将增加,可在不影响曲线轮廓下,将控制点减少。
Construct||SurfaceCurve||ProjectCurvetoSurface
利用投影完之2D曲线将此曲面修剪掉,修剪时可选择以下指令或是选择TrimSurface都可以注意我们是要把封闭曲线之外围修剪掉所以须选择Outer。
,Trim。
Modify||Trim||w/Curves
再来有一连串的动作,用来找出侧边点数据的边界线,再次强调本例是要利用4条边线线加上点群来建构曲面,所以,必须逐一找出这4条边界线。
首先,将点资料转至侧视,依据楦头内外腰形状,大致切一断面,整理此断面,将其分离成2比点群,留下属于边界的区域,其它则删除。
将留下的2笔点资料建构成2条Uniform的曲线,曲线控制点数量约12个即可。
如图所示。
Construct||CrossSection||CloudInteractive
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
Construct||CurveFromCloud||UniformCurve
重复上述之动作,将楦头转至正视图,依前掌形状,切一断面,整理此断面点群,将此笔点群成一条Uniform的曲线,注意曲线的控制点,要足以保持此边界的形状,但也不能过多,大约12个即可。
Construct||CrossSeation||CloudInteractive
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
Construct||CurveFromCloud||UniformCurve
重复上述动作,对楦头后跟作一条Uniform的Curve
Construct||CrossSection||CloudInteractive
Modify||Extract||Cloud-SelectPoints
Construct||CurveFromCloud||UniformCurve
最后对须楦头顶部做同样动作,这个断面可以直接建构成一条封闭的曲线即可。
Construct||CrossSection||CloudInteractive
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
Coustruct||CurveFromCloud||UniformCurve
完成之后的边界线如下图所示
曲面边界都完成之后,便可进行楦头顶部曲面建构。
首先,对楦头顶部作一平面,取出顶部点资料,删除不必要的点,将整理过后的点资料建构一平面。
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
Construct||SurfacefromCloud||FitPlane
将顶部轮廓线投影至平面利用投影完之2D曲线将此平面修剪成所须之形状。
Construct||SurfaceCurve||ProjectCurvetoSurface
Modify||Trim||Trimw/curves
由于曲线在相接时,若选用match这个指令,则2D线与3D线并不能互相match,所以,此外我们必须把之前修剪完成的底面与顶面边界线转换成3D曲线,以利于我们后续的动作,操作时只要点选欲转换之2D曲线即可。
Construct||CurveFromSurface||SurfaceCurveto3DCurve
楦头顶部与底部轮廓线为封闭的曲线,可以用侧边、前掌、后跟曲线的端点来将这2条封闭曲线打断。
打断时可选取InteractionTools选项来选取曲线端点。
Modify||Snip||SnipCurve
接下来是Match打断后之曲线,连接时底部与顶部之曲线端点不动(Seam),侧边的曲线移动,连续性的型式选择Position。
Modify||Continuity||Match2Curve
依据四个边界范围,取出范围之内的点数据,如图所示。
Modify||Extract||Circle-SelectPoints
将范围内之点群与其四条边界线取出,以下列指令将曲面建构出来。
为避免系统自行产生过多的控制点,在此建议自行指定Span的数量(SpecifySpan),同时也可设定曲面平顺化之程度(SmoothingFactor)。
Construct||Surface||Fitw/CloudandCurves
建构完成后的曲面可以去比对其与点群的误差,若误差量过大,则需要重新建构此曲面,也就是增加控制点使得曲面逼近点群。
Measure||Surfaceto||CloudDifference
若曲面与点群局部误差较大,则可利用调整控制点方式来调整误差量,亦或是误差量很小,但曲面不平顺也可以使用此项指令来调整曲面的平顺度。
调整量的大小,可依据误差颜色的分布来判断调整量,因为系统会根据调整量自动更新误差颜色的分布。
Modify||ControlPoints||Surface
调整完后如图所示。
依序建构其它曲面,曲面与曲面间的连续性可用match来处理。
Match时若得到的结果不是很好则需要去调整其曲面边界附近的控制点直到Match之结果可以达到要求,一般至少要做到Tangent的连续。
曲面着色后曲面边界外才不会有痕迹。
注意调整控制点时,第一排控制点关系着Position的连续性,第二排关系着Tangent的连续性,第三排关系着Curvature的连续性。
Modify||Continuity||Match2Surface
完成之后的Model如图所示。
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