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[使用教程] 白话逆向设计

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发表于 2018-7-10 10:00:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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说到3D扫描,大家想到的第一个应用应该就是逆向设计。今天的小课堂内容,就来白话逆向设计。

      逆向设计是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理),并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型(曲面模型重构)。(本文特指第二步,即三维CAD重建步骤)
(可查阅百度百科,了解关于逆向设计的概念及优点)
                                                                                                            
为什么要逆向设计
      如上文所提,我们已经获取了实物样件的数字模型(STL、OBJ等格式),为什么还需要逆向设计?这个数字模型不可以直接使用或者直接转换成三维CAD模型?

      这就需要从STL数据的底层数据格式来表述了。我们获取的STL犹如一座沙雕,由一粒粒单独的沙子构成。因此会有以下问题:
      1、数据修改困难,尤其是调整工业零件的倒角、拔模角等简单操作,对比更明显。如果我们有一个人像沙雕模型,要改变手的摆放位置,就需要一点点移动手部的每一粒沙子。这是一个相当费力的事情,尤其是如果需要改的细节比较多的时候。逆向设计过程就是对数据的标准化定义:比如球体就只需要球心加半径,如果要移动或更改尺寸就会变得很简单。
      2、数据表面粗糙,因为数据是由一个个点构成的,所以数据表面不平滑(物体本身也可能是粗糙,会放大粗糙程度)。但一些工业零件等需要平滑的表面(装配要求、设计要求),如果直接对数据处理,难度也较大。利用逆向设计,可以直接用一些平滑的曲面代替。

      综上所述,以下产品基本都需逆向设计:
      工业件等;对尺寸有较严格要求(扫描数据存在误差,需要调整);需要光滑的表面(外壳件等由简单曲面构成);需要倒角、拔模等实体编辑操作。
逆向设计的流程
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      如上图所示,一般有四种逆向设计流程,每种方式皆有各自特点,下面简单介绍一下。

方式1:
      这种方式的适用范围最广,基本所有建模软件都可以使用这种方式来逆向。但他的缺点也比较明显。1、需要借助第三方软件获取截面曲线(有些软件也自带该功能);2、对于结构复杂物体,要多次提取截面线,否则无法获取关于形状的关键曲线;3、冗余的非必要曲线可能也会被同时获取到,干扰到形状判断。
方式2:
      此种方式,并不是所有建模软件均有该功能。此方式类似方式1,但可以直接根据网格数据绘制出关键曲线。基本避免了方式1的主要缺点。但带来的问题是,每次要处理的数据量,比导入曲线要大。如果数据过大,软件无法处理,甚至崩溃。
方式3:
      该方式省略了构建曲线的功能,直接提取曲面,是目前逆向设计发展方向。主要问题和方式2相同。
方式4:
      这是一种偏自动化的建模方式,操作简单,基本不需要任何建模步骤。但相对前面几种模式,缺点也比较明显。由于曲面化过程中不判断曲面类型,即使该曲面为平面或球面等,也无法自动判断;且不同类型曲面间没有分割,导致后期修改半径等简单值时,操作也较复杂。
      此建模方式适合一些包装设计等;不需要精确调整尺寸;数据本身不需要过多修改等。

      希望今天的文章内容,能够帮助大家更好的理解逆向设计/逆向工程,从而更好的使用和利用扫描仪。

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