
圖3 油箱曲面主型面和特征線
大部分主型面可以采用單個基本曲面描述。但對于曲面A~D和I,需要進一步分為基本曲面和連接曲面,虛線所示為分塊邊界。分塊確定后,就可以進行基本曲面和連接曲面的建模工作。
2.基本曲面模型的建立
基本曲面模型是指不需要通過邊界約束建立的曲面,一般盡量采用簡單曲面描述,例如:直紋面、拉伸面、旋轉(zhuǎn)面、掃描面等。對于這款摩托車油箱來說,大部分為復(fù)雜自由曲面,需要采用網(wǎng)格曲線構(gòu)造曲面,根據(jù)曲面的特征方向確定曲面的U、V方向,構(gòu)造四邊形曲面。
首先進行曲面模型粗建,直接采用已分塊的點云數(shù)據(jù),通過控制曲面U、V階數(shù),以及與測量數(shù)據(jù)的偏差來生成曲面。初級曲面一般只是大體反映了模型表面的特征和走勢,從精度、光順性以及面片的尺寸都需要做進一步的調(diào)整和完善。初級曲面可以通過直接調(diào)節(jié)構(gòu)成曲面控制頂點,并做進一步調(diào)整,在一定程度上提高曲面質(zhì)量。在這一過程中,還經(jīng)常需要完成曲面的擴展工作。對于需要擴展的曲面,應(yīng)該按照曲面的曲率變化規(guī)律進行擴展,雖然延伸部分的曲面沒有可以對照的數(shù)據(jù)點,但也必須慎重處理,因為它決定著曲面間交線的變化規(guī)律。
然后進行曲面模型修改。對曲面模型進行修改是曲面重建中最重要的過程。建立曲面的曲線、曲面模型,通過對控制曲線的調(diào)整來控制曲面質(zhì)量,是對曲面進行精細調(diào)整有效而準(zhǔn)確的方法。曲線可以通過在粗建曲面上提取、投影獲得,然后對曲線進行位置調(diào)整、長度調(diào)整和光順處理。建立曲線模型時應(yīng)遵守以下原則:
(1)曲線滿足精度要求;
(2)曲線按照曲面的特征方向構(gòu)造,盡量達到使用最少的曲線且曲線的曲率變化最為平緩的目的。同一方向的曲線要有相似的曲率變化趨勢;
(3)曲線在曲面上分布的密度在允許偏差范圍內(nèi)應(yīng)盡量降低,增加曲面的可調(diào)整性。曲面曲率變化大處,布置較密的曲線,曲面曲率變化平緩處,布置較少的曲線;
(4)曲線主要是通過樣條線描述,在保證精度的前提下,盡量降低樣條線的段數(shù)和階數(shù),同一方向的曲線應(yīng)具有相同的段數(shù)和階數(shù),一般建議生成3階或4階曲線;
(5)曲線的光順性調(diào)節(jié)是非常重要的,利用軟件的相關(guān)功能模塊進行調(diào)節(jié)。曲線經(jīng)過光順處理后,在數(shù)學(xué)上保證C2連續(xù),沒有多余拐點,曲率變化均勻;
(6)曲線曲率要大于過渡曲面曲率值。