CATIA V5逆向造型设计
基于CATIA V5的逆向工程在工装制造中的应用
艺路线的分析和比较， 数字化加工的制造方案既 能满足加工技术要求又能缩短生产周期， 有效提 高生产效率，故采用数字化加工方案进行加工。
传统的工艺路线： 先按展开及外形样板制取
切面样板 ． 一般 由线切割加工＿对：件基准面进 亡
行粗精加工， 常采用刨削和磨削来完成叶 由钳工 依据 切面样板反复剔切面＿通过反复多次的划 铣过程使工装基本成形一钳工按样板修研、 打光 ２ 通过逆 向工程实现数字化加工的全过程
式加 工型面 ，进 给量 为 ０３ｍｍ，加工 余量 为 ０ ． ，
进给速度 ４０ ｍ ｍｉ，刀具转速 ５０ ｍ ｎ ００ ／ ｎ ｍ ００ ／ ｉ。 ｒ ３４ ． 数控程序仿真加工
按照 数控加 工工 艺的基 本原 则 ， 为保证 编制
软件 中的数控加工编程工作平台， 对工件进行编 程及模拟仿真加工； 最后， 在加工前进行后置处 理， 根据现有设备要求生成与之相匹配的 Ｎ Ｃ代
３ １ 控 加工 基准 的建立 数
仿真可以通过软件模拟加工环境 、 刀具路径 以及
材料切除过程， 从而来检验并优化加工程序。 经
过计算机仿真加工验证 的刀具轨迹， 可零
数控加工基准的建立主要是建立基准孔， 根 加 工或试 运行过 程 ，或大 大缩 短产 品研制 周 期 ， 据保 证 设计 基准 、 数控 编程 基准 、数控 加工 找正 基准 及 测量检 验 基准相 统 一的原 则 ， 立基准 孔 建
电大理工
２１ 年 ０ ０１ ９月 Ｓｕ ｙｏ Ｓ ｉ ｃ ｄＥ ｇ ｅｒ ｇ ｔ Ｔ Ｕ． ｔｄ ｆ ｃｅ ｅ ｎ ｎ ｉ ｅｉ Ｖ ｎ ａ ｎ ｎ ａＲ 第 ３期 总第 ２ ８期 ４
基 于 Ｃ ＴＡ Ｖ Ａ Ｉ ５的逆 向工程在工装制造 中的应用
CATIA V5在逆向工程上的应用
CATIA V5在逆向工程上的应用逆向工程作为产品开发的一种重要手段，被广泛应用的企业的工程部门。
CATIA V5是一个全系统的解决方案，可以完成造型后直接进行结构设计、模具设计、加工、分析等一系列后续工作，避免了不同软件间的数据交换所带来的数据丢失等麻烦。
所以使用CATIA V5进行逆向设计非常方便。
随着CATIA在国内应用的不断深入必将在产品开发中扮演着越来越重要的角色。
下面以一款电瓶车车头为例介绍CATIA V5在逆向设计中的一些具体应用1、点云数据的导入及处理1.1利用CATIA V5的DSE（DigitalShapeEditor）导入点云数据，并按照油泥模型的制作标准将点云摆正到电瓶车的车身坐标系中，作为后期建模的基准。
1.2并对点云进行处理，如过滤点云处理、优化点云，以不失真的前提下将庞大的点云进行过滤，便于铺面时容易观察及减小系统运行负担。
1.3运用DSE模块中的MeshCreate功能把点云拟合成三角面片，必要时用FillHoles命令对三角面片进行处理。
在QSR(QuickSurfaceReconstruction)模块中用曲率分割命令判定物体曲面的构成方式，分清基础面和过渡曲面，以及相关曲面的裁剪、导角等的先后顺序，对曲面的构建做到心中有数。
2、曲面创建主要运用CATIA V5的自由造型模块（FreeStyle）对物体表面曲面进行重构，当然必要时也借助于GSD、QSR等模块进行逆向设计获得Class-A曲面。
大致的逆向原则是点、线、面，当然有时也可借助于FreeStyle中的铺面工具Fittogeometry，曲面大致是使用FreeStyle中的Netsurface，若要得到光顺的曲面，则必须对曲线进行光顺，且保证曲线的阶次不得高于6阶。
有时要完成一张光顺的曲面不是一次能够完成的，有时需使用控制点命令（ControlPoint）调节曲面以逼近点云。
调面的原则是曲面的阶次以低到高进行调节，为保证曲面的光顺度，最高不要超过8阶。
基于CATIAV5汽车车身的逆向设计
用， 本文主要介绍了逆 向工程的概念 ， 以车身为例介绍 了逆 向工程在汽车车身及车身覆 盖件应用的一般流程 ， 结果表明将逆向工程应用于车身产品尤其是车身覆盖件产品的开 发 过程 中， 以提 高产 品开 发 的效率 ， 可 缩短 周期 ， 高市场 竞争 力 。 提
关 键词 ：Ａ Ｉ Ｖ 逆 向工 程 Ｃ ＴＡ ５ 车身
轻 型 汽 车技 术
２ １ （ ／ 总 ２３２４ ０ １ ７ ８） ６ ／６
技 术纵横
１ １
的导人 和过 滤 ， 生成 网格 化点 云 。
１１ 点 云数 据 采集 ．
Ａ ｔａ 功能 ， ｃｖｔ ｉ ｅ 将车身尾部分块具体如图 ４ 所示。
点 云数 据 的采 集 是 逆 向工 程 中的第 一 个 环 节 ， 是 数 据处 理 、 型重建 的基 础 。 体方 法是 可 以通 过 模 具
需要 决定 采 样率 ， 这样 可 提高 计算 速 度 。 ．
图４ 分 块 处 理
１３ 生 成 网格化 点 云及优 化 ． 生 成 网格 化 点 云 即点 云 的铺 面 处 理 ， 网格 化是
将 点 云 中 的所 有 点 都 与 参 数 域 中一 个 均匀 网格 的
顶点对应， 即进行网格化插值， 到网格点云， 得 可以 更好 的辨别 点 云 的 特征 ， 网格 化 点 云 的质 量 直接 影
５
、 ，
图 １ 逆 向工 程 的 一 般过 程
本 文 重 点 介 绍 了 Ｃ ＴＡ 软件 逆 向设 计 的 一般 ＡＩ 过 程 ， 云 的编 辑 处 理 ， 点 曲线 的创 建 ， 曲面 重 构 ， 曲
面的 品质检 测和 曲面 的调 整 。
模块 ，Ｓ Ｄ Ｅ模块可以快速 、方便 地对测量点进行处 理， 并勾勒出零件原型的轮廓特征线 ；
CATIA_V5逆向点云处理讲解
• The deleted points are those that appear in red during the selection • By default, as shown above, the trap is displayed in the view plane. It is thus a 2D trap. • You can rotate the model to display it as a 3D trap. • You can modify the shape of the trap using the green arrows that appear on the edges of the trap. • 删除了点就不能再恢复! Activate all and Swap apply only to the current removal action. They can not be used to recall removed points, once you have clicked OK
CATIA V5逆向设计
汽车学院车身工程 王松
第一部分 理论综述 第二部分 操作流程(DSE) 第二部分 推荐资料
逆 向 工 程 流 程 图
自 动 对 正 合 并 后 的 点 云 文 件
点云处理模块和曲线曲面造型模块
数字曲面编辑器（ Digitized Shape Editor） 曲面快速重建（ Quick Surface Reconstruction）
创成式曲面造型（ Generative Shape Design & Optimizer） 自由曲面造型（ FreeStyle Shaper, Optimizer, & Profiler） 线构架与曲面设计（ Wireframe and Surface） 车身a级曲面造型 （Automotive Class A）模块等。 在逆向设计时，往往需要根据工件的形状特点，综合运用点云处理模块和曲面设计模块。
逆 向 结 果
二维车身制图
第二部分 操作流程(DSE)
设计思路: Car Door
过滤点云数量
铺面
在铺好的面上创建曲线
输出STL 文档
第三部分 推荐训教程（资源中心下载） Catia 在线帮助 （资源中心下载） Catia 实例练习（夸克工作室）
CATIA V5在引擎盖逆向造型中的应用
逆向造型中保证曲面质量的几个重要环节。
关键词 ：车身 ；逆向工程 ；Ｃ Ｉ ＡＴＡ；引擎盖 ；质量控制
中国 分 类 号 ： Ｐ３１ Ｔ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ － １４ ２０ ） ２ ０ １ ０ ９ ０ （ ０ ８ ０—０ ６ － ３ ０ ３
Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ａ ｐ ｉ ｔｏ ｆ ｃ ＣＡＴＩ Ｖ５ ｉ ｅ ｅ ｓ ｏ ｅｌ ｇ ｆ ｈ ｎ ｎ ｏ ｅ Ａ ｎ ｒ ｖ ｒ ｅ ｍ ｄ ｉ ｏｒ ｅ ｅ ｇｉ ｅ ｃ ｖ ｒ ｎ ｔ
维普资讯
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甸 化
Ｃ Ｔ Ａ Ｖ 在 引擎盖逆 向造型中的应用 Ａ Ｉ ５
张胜 兰 ，石正鹏 ，胡 群
（ 湖北汽车工业学院 汽车工程系 湖北 十堰 ４ ２ ０ ） ４的概念 以及车身外表面的逆向造型过程 ，介绍了 Ｃ ＴＡ Ｖ 逆向工程相关的 Ａ Ｉ ５ 功能 ， 以汽车引擎盖为例阐述 了ＣＡ Ｉ ５ 车身逆 向造型中的具体应用方 法和技巧 ，总结了 ＴＡ Ｖ 在
且在此基 础上 对 已有产品进 行解剖 、 深化和 再创造 ， 这种 思维 先于实体 、再用 实体反 证 思维的逆 向逻辑 形式 ，称之 为逆 向工 程 。据不 完全统 计 ， 目前世界 上逆 向技 术 占了设 计领域 ６ ％的份额 ， ０ 而正 向占了 ４ ％。 向工程 自２ 世 纪９ 年代 以来在 国 际汽车界 ０ 逆 ０ ０ 得到 广泛应 用 ，已成为现代 汽车 产 品开发 的主流形
Ｅｉｒ， ｄｔ ） 可以方便 快捷地 导入 多种格 式的点云 文件 ， ｏ
如 ：Ａ ｃｉｒｅ ｔｓ ｓｉｆ 、Ａ ｏ 、Ｃｇ ｅ ｏ等十余 种 ，还提供 了数 字 化数 据的输 入 、整理 、组合 、坏 点剔 除 、截 面生
基于CATIAV5的逆向工程自由曲面重构技术
关键 词 ：逆向工程 ； Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ Ｖ ５ ；曲面重构 ；控制点调面 中图分类号 ：Ｔ Ｈ １ ２ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ （ 下） 一 ０ １ １ ４ —０ ３
示。其次激活该段点云，利用截面线功能盛在此点 云上打截面 （ 切 片 ） ，获 取 断 面 扫 描 交 线 （ 先 以
ｚ ｘ 为 基 准面 ，再 以ｘ ｙ 为基 准 面 ） ，其 过 程如 图 ３ 所
示 。注意 参数 设置 ： 间距 （ ｓ ｔ ｅ ｐ ）＝ ０ ． ５ ｍｍ。
但 对 于 医 疗 领 域 中 人 赝 耳 、 鼻 和 假 肢 等 人 体 器 官口 和玩 具 行业 中布 绒填 充类玩 具 等三 维实体 的 逆 向重 构 ，经 反 复 试 验 证 明其 效果 没有 针 对 性 且 精 度 上 差强人 意 。本 文 以Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ Ｖ ５ Ｒ１ ６ 为平 台 ， 针 对 以虾 仁 为 代 表 的 自 由 曲面 的散 乱 点云 数 据 ， 采用 “ 控 制 点调 面 ”法 完 成 其 曲面 重构 并 提 出这
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基于Ｃ ． Ａ Ｔ Ｉ Ａ Ｖ５ 的逆 向工程 自由曲面重构技术
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收稿日期：２ ０ １ ２ －Ｉ １ － ０ ２ 基金项目：河北 省科技支撑计 划 （ ０ ９ ４ ５ ７ ２ １ ３ ４ ）；秦皇岛市科技支撑计 划 （ ２ ０ ０ ９ ０ １ Ａ０ ４ ８ ） 作者简介：何伟 （ １ ９ ６ ９一），男，副教授，硕 士，主要从事Ｃ Ａ Ｄ￣ Ｃ Ａ Ｍ的研 究以及针对渔业机械 （ 鱼虾饲料加工、水产 品精 深加 工设备）创新 设计 。
基于CATIA V5飞机零件的逆向设计
基于CATIA V5飞机零件的逆向设计逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出它的CAD模型的过程。
本文对由于各种原因没有CAD模型的实体零件或使用年限长、磨损严重的大型工装进行扫描，对得出的数据进行CATIA处理，最终得出CAD模型的过程进行研究，并且對所得零件进行一定的精度分析。
标签：逆向工程;点云;CAD模型一、前言当前，国内航空企业主要是通过先设计飞机三维模型形成工程数据，之后在工程数据的基础上按照工艺要求，添加工艺信息后通过数控加工成零件。
但是由于我国航空企业由“引进—仿制—设计”模式发展过来，其中很多飞机零件只有图纸或工装，没有CAD模型，导致该类飞机零件的加工受到很多的约束。
随着数字化技术的发展，这种情况促进了逆向工程技术在航空企业的应用。
通过逆向工程设计模型的主要步骤是采用三维扫描系统获取实物模型的外部点云数据，经将噪声点等处理后将点云以igs、stl、iges等格式引入到CATIA软件中，然后采用CATIA软件在这些数据的基础上进行设计。
二、零件特点介绍需要逆向成型的零件多为形状复杂，难以一次成型，且只有图纸或工装，损坏后难以加工的零件。
下面的零件是较为典型的需要逆向建模的零件，由于长时间的使用，该零件的模胎已经损坏，该零件底面为双曲面，上面具有两个凸台，形状复杂，难以一次成型。
具体零件如图1所示。
三、零件逆向设计过程3.1 数据采集数据采集是逆向工程的第一步，也是最重要的一步，通过扫描得到实体模型的相关数据。
扫描图1中的零件时我们可采用手持式自定位三维扫描仪，这种扫描仪精度高，扫描速度快。
在实际扫描过程中，我们应当要对零件轮廓、孔边缘等进行预先处理，以便在扫描过程中能够较好的显示出这些特征的边缘线。
还有在扫面过程中为保证点云的正确性，最好将零件的表面凹痕补修后再进行扫描。
3.2 点云处理3.2.1 噪声点的处理点云采集过程中由于扫描设备精度、操作者经验、被扫描件表面质量、环境等因素的影响，容易产生一些噪声点、测量误差点，这些点将影响重建CAD模型，应将其删除。
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CATIA V5逆向造型设计
书名: CATIA V5逆向造型设计
作者: 谢龙汉、单岩
出版社: 清华大学出版社
发行日期: 2004年11月第1版
发行号: ISBN7-302-09862-X
【内容简介】
本书重点介绍在逆向造型设计中广泛应用的创成式曲面设计、数字化外形编辑器、快速曲面重建3个功能模块。
CATIA创成式曲面设计模块具有强大的曲面造型功能，可通过线框和曲面造型构建产品的外形。
数字化外形编辑器功能模块用于逆向工程周期的开始阶段，解决数字化数据处理、特征线提取等问题。
快速曲面重建功能模块提供若干方法重构曲面，可以根据数字化数据，方便快速地重建曲面。
本书最后用一个逆向造型设计实例，综合应用上述3个模块的各项功能。
【适用对象】
本书适合具有中专以上文化程度的设计人员或在校学生，以及CAD/CAE/CAM相关领域的开发人员和技术人员使用。
目录
第1章创成式曲面设计
1.1 基本元素
1.1.1 点
1.1.2 直线
1.1.3 轴线
1.1.4 折线
1.1.5 极值元素
1.1.6 平面
1.2 曲线设计
1.2.1 圆弧
1.2.2 样条线
1.2.3 空间螺旋线
1.2.4 平面螺旋线
1.2.5 圆锥曲线
1.2.6 曲线圆角
1.2.7 曲线桥接
1.2.8 脊线
1.2.9 投影
1.2.10 相交
1.2.11 混合曲线
1.2.12 反射线
1.2.13 平行曲线
1.2.14 偏置曲线
1.3 曲面设计
1.3.1 拉伸曲面
1.3.2 旋转曲面
1.3.3 球面
1.3.4 圆柱面
1.3.5 偏置面
1.3.6 扫掠曲面
1.3.7 适应性扫掠
1.3.8 填补曲面
1.3.9 多截面扫掠
1.3.10 桥接曲面
1.4 曲线、曲面操作1.4.1 合并和拆解
1.4.2 缝补曲面1.4.3 曲线光顺
1.4.4 裁剪
1.4.5 提取元素
1.4.6 外插延伸
1.4.7 曲面圆角
1.4.8 几何变换
1.5 曲面优化
1.5.1 多曲面连接
1.5.2 拔模凹面
1.5.3 中心凸起
1.5.4 基于曲线的曲面变形
1.5.5 基于曲面的曲面变形
1.5.6 高级曲面变形
1.6 分析工具
1.6.1 曲线连续性检查
1.6.2 曲面连续性检查
1.6.3 拔模分析
1.6.4 面上曲率分析
1.6.5 曲率梳状图
1.7 复制工具
1.7.1 法则曲线
1.7.2 矩形阵列
1.7.3 圆周阵列
1.7.4 参数化设计
1.8 实例：手机外形设计
1.8.1 主体设计
1.8.2 显示屏窗口
1.8.3 键盘按钮
1.8.4 后处理
第2章数字化外形编辑器
2.1 云点处理
2.1.1 导入云点
2.1.2 导出云点
2.1.3 删除云点
2.1.4 过滤云点
2.1.5 局部提取
2.1.6 云点重定位
2.1.7 合并云点
2.1.8 生成云点
2.2 云点网格化
2.2.1 建立网格面
2.2.2 偏置网格面
2.2.3 平顺网格面
2.2.4 修补网格面
2.2.5 降低网格密度
2.2.6 合并网格面
2.2.7 分割网格面
2.2.8 翻转边线
2.3 交线和曲线
2.3.1 曲线投影
2.3.2 平面交线
2.3.3 云点交线
2.3.4 网格面边线
2.3.5 空间曲线
2.3.6 交线曲线
2.4 距离分析
2.5 应用实例
第3章快速曲面重建
3.1 曲线处理
3.1.1 曲线分割
3.1.2 节点调整
3.1.3 轮廓修整
3.1.4 轮廓分割
3.1.5 曲线网络
3.2 云点分割
3.2.1 按等曲率分割
3.2.2 按等斜率分割
3.3 曲面重建
3.3.1 基本曲面重建
3.3.2 曲面拟合
3.3.3 曲面网络
3.4 应用实例
3.4.1 建立交线
3.4.2 建立曲线
3.4.3 建立曲面
第4章逆向工程实例
4.1 逆向工程概述4.2 产品分析
4.3 大面的制作
4.3.1 项面
4.3.2 侧面
4.3.3 直纹面
4.4 手柄的制作
4.4.1 手柄主干
4.4.2 分叉面
4.4.3 手柄上支面4.4.4 手柄下支面4.4.5 手柄端部
4.5 裁剪曲面。