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引导式工作流 | 船体逆向工程(Reverse Engineering of a Ship Hull)

Guided Workflow | Reverse Engineering of a Ship Hull

中文 原文更新:— 查看英文原文 ↗

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说明

简介

多边形网格建模流程可以生成高质量的模型,由成百上千个三角形构成。这些 3D 网格模型可直接用于快速原型制造、刀具路径生成、仿真、分析等。

为了在现代计算机辅助设计(CAD)、制造(CAM)或工程(CAE)软件中使用实测/扫描数据(点云),你可能需要生成一个 CAD 模型(例如 IGES 或 STEP),以便用这些软件进行处理。

这一过程称为逆向工程(reverse engineering)。本软件是一套完整的典型 CAD 对象建模方案,提供了构建与处理 BSpline、Nurbs 曲面所需的全部功能。

说明

练习概述

在本练习中,我们将学习如何把网格模型转换为 CAD 模型。流程如下:

  1. 使用 Create Network 生成代表 CAD 面边界的多段线网络。
  2. 使用 Edit Network 增强该网络,以便于生成曲面片(patch)并改善最终结果。
  3. 使用 Generate Patches 由贴合在船体上的多段线网络生成壳体。
  4. 导出结果。

设计曲面片时,尽量让它们呈矩形。

需特别注意保持曲线网络在半径与连接方面的连续性。

提示

虽然本练习重点在于编辑由 Create Network 命令生成的多段线网络,但也可以向网络中插入补充多段线以改善结果。

有关高级处理,可查看以下命令:

说明

练习概述

本教程使用的文件是 Hull.3dr(下载)。

生成 CAD 网络

选中 hull mesh(船体网格),启动 Create Network。

我们希望得到一个简单的规则网格,步距 1.5 m,覆盖整个网格。

在 Create Network 命令中填写以下参数:

Edge Length(边长) 1.5
Border management(边界处理) Extend
Constraint selection(约束选择) 取消勾选 Use constraints
Topology(拓扑) 取消勾选 Only quadrangles

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Create network 的结果

单击 OK,网络输出在 Contour Group 文件夹中。

这个网络是生成曲面片的良好起点。不过可以看出,某些细节(例如船体底部或船首)没有被网络很好地覆盖。如果现在就生成 CAD 面,这些细节会被忽略,我们可能会丢失大量细节。使用 Edit Network 命令可以帮助我们解决这些问题。

增强网络

选中 网格 与上一步得到的 多段线网络,然后启动 Edit Network。

有几件事可以做,以改善后续结果:

  1. 删除三边单元(3-borders cells)
  2. 在船体底部补充网络数据
  3. 编辑船首处的网络单元

删除三边单元

这类单元被视为退化单元,因此最好尽量避免。

确认当前编辑选项为 Edit network。

找到一处三边单元。

说明

红色节点表示连接到 4 条以上边界的节点,因此它是检查网络质量的一个很好的指标。

选中一条边并按 DEL 键。随即出现一个五边单元。

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删除一段(选中该段/将其删除)

启用 Add 模式。

选中边界底部中间的节点,再单击对侧的边。这个五边单元即被拆分为两个四边单元。

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添加新的一段

退化情况现已消除。

在船体底部补充网络数据

该区域缺少多段线,若一直如此,生成曲面片时可能会丢失曲率细节。

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船体底部缺少网络细节

我们将在网络中创建新的单元。

启用 Add 模式以插入新的边。

按住 ALT,先单击外侧边界拐角上的第一个端点,再单击对应已有折线上的第二个端点。随即创建出一条新边。

然后点击刚创建的节点,按住 ALT,沿完整曲率单击下一条多段线。又会出现一条边。

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添加新单元

沿船体底部重复该过程。

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在船体底部补充网络数据

编辑船首处的网络单元

有些部位可能需要更专门的处理,因为它们对自动网络生成来说过于复杂。

使用与前面相同的工具,我们可以用更贴合船首形状的新边来增强网络。

例如,当形状上存在曲率突变时,建议增加边。

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船首的编辑(前/后)

由贴合船体的多段线网络生成壳体

网络编辑完成后,选中它和网格,然后启动 Generate Patches。

启动时会自动计算出一个初步结果。

网络中的多段线被近似为 CAD 曲线,这些曲线充当 CAD 曲面片的轮廓。随后这些曲面片被拟合到船体上。

你还可以编辑曲线近似的偏差,以调整拟合效果。

单击 OK 确认结果。

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船体的曲面片生成

导出结果

船体形状会以 CAD Group 的形式加入到对象浏览器中的文档里。

你可以从 properties(属性) 中查看面的数量。

你也可以通过 Mesh vs CAD 命令,用它和原始测量网格做一次 3D 比较。

要导出它,请选中它,然后启动 Export。

说明

CAD 形状可以导出为多种文件格式,例如 IGES、STEP 等。