3 扫描数据处理
受油泥模型制作精度、测量设备和方法、周围环境等影响,获得的点云数据不可避免会产生误差,因此,数据预处理是逆向设计的一项重要环节,目的就是去除模型中多余的数据。一般的光学扫描仪在导出数据时已对海量的点云数据进行了一定比例的精简,否则UG、Pro/E等CAD软件的系统负担过重,无法进行其他操作;由于油泥模型车有一定的制作和装配误差,点云数据可能与其他模型的三维数据存在一定的装配误差,这就需要把点云数据重新定位整合或微调。
对于ATOS测量数据,首先在自带软件下删去一些不需要的噪声点,将测量数据进行重新计算,把重复的部分去掉,转化为三角化数据格式,输出三维模型的支持格式。UG软件支持STL格式文件,STL格式文件导入到UG中成为小平面体,类似图2所示的无用点较多的区域,可用“编辑”中“小平面体”下“剪断”命令,使用“剪断区域”方法剔除,先选择小平面体,再定义需要去除的区域,最后定义区域点,定义在需要保留的区域,如图3所示。由于油泥模型多数情况下是左右对称的,小平面体特征可以左右分开,只保留其中一半,另一半可以完全删除,也可以保留在另一文件中,这样可以减少数据量,减轻软件的系统负担:使用“编辑”中“小平面体”下“剪断”命令,使用“剪断曲面”方法,先选择小平面体,再选定义平面,在指定平面指令中定义所需的平面,最后定义区域点,定义在需要保留的区域,点亮“剪断”选项,如图4所示。如果点云数据精简不足,UG、Pro/E等CAD软件的系统负担重,各软件也可以对点云数据再次精简。UG软件可用“编辑”中“小平面体”下“抽样优化”命令进行优化,方法有:弦偏差、最小的小平面、百分比。对摩托车覆盖件这种复杂曲面,最好采用弦偏差法,同时锁定边界,如图5所示。对于小平面体中的扫描缺陷,即所谓的“桔皮”现象,可用“编辑”中“小平面体”下“光顺”命令来修正一下。
4 曲线、曲面、实体构建
UG是一个交互式CAD/CAM系统,功能强大,可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。UG不仅提供了丰富的曲面构造工具,而且可以通过一些另外的参数(在Pro/E中相对少一些)来控制曲面的精度、形状,自由曲面造型效果好,曲面功能较强,特别适合摩托车复杂的曲面造型。真正的曲面构建中,曲面的生成是从曲线开始的,对干小平面体,可使用“插入”中“来自体的曲线”下“截面”命令在需要的方向和位置上取得截面曲线,命令如图6所示,取得的截面曲线效果如图7所示,可以根据需要调整“开始”、“结束”、“步进”的尺寸,指定不同的平面,从而获得不同的曲线,也可以点选“输出采样点”,输入所需的采样距离,由此直接获得数据点。