基于ＣＡＴＩＡ平台产品逆向设计

1.数据输出与处理

以ＧｅｏｍａｇｉｃＳｔｕｄｉｏ预处理后，可以得到模型的点云数据，使用模型的点云数据，ＣＡＴＩＡＶ5的逆向点组编辑模块可以对点云进行分析和处理，实现过滤和降噪。考虑到模型本身的对称性，可以截取一般的网格表面进行数据处理。

2.曲线构建

从跑车曲面的整体趋势出发，结合曲率分析等相关工具，模型可分为若干大曲面，为后续优化设计提供便利。曲线的构建保罗了三个部分：特征线创建、点云截面线创建和边界线创建ＣＡＴＩＡＶ5、特征线的提取方法多种多样，比较常用的包括3Ｄ曲线、平面交线、曲线投影、交线曲线等，这里主要选择曲线投影和3Ｄ曲线创建了模型外表面的线架。在构建曲线时，不同区域应采用不同的方法创建不同的特征线。如果曲线更复杂，则应适当增加特征线提取的密度。

3.曲线分析

完成线架构建设后，需要进行相应的光顺性检查。其主要目的是找出存在的坏点。在去除坏点的同时，还可以修改和调整曲线中的一些数据点。可以打开ＣＡＴＩＡ自由曲面模块，选择曲率分析工具，检查曲线的曲率分布，使用不同长度的线段来表示曲线上的曲率分布，以确定曲线的光顺性。根据曲线曲率分布，构建的曲线曲率变化相对均匀，无明显拐点，符合光顺性要求。在充分保证曲线光顺性的前提下，还需要研究和分析曲线的精度。利用软件中附带的距离分析工具，可以分析跑车模型中线的精度。分析结果表明，曲线足的最大误差为0．８７ｍｍ，能满足模型重构对精度的要求。

4.曲面重构

对于工业产品来说，其外观非常重要，影响消费者的消费体验。产品外观数字模型的构建通常采用多个曲面，经过延伸、过渡、切割、合并后形成。在这种情况下，每个曲面的构建在逆向设计中都起着重要的作用，不仅要满足光滑度和精度的要求，还要与相邻曲面平滑连接，减少突兀性。事实上，不同的平面有不同的特点，它们的生成方式也不同。如果简单地使用某种曲面的生成方法，就不可能实现模型的重建。因此，在曲线创建过程中，需要将收集到的点云分成几个部分，并根据每个部分的特点选择合适的曲面生成方法，以构建符合相关要求的曲面。如果曲面的曲率变化比较均匀，可以使用ＣＡＴＩＡ软件中的四个装饰面构建了曲面；相反，如果曲面的曲率变化不均匀，可以使用ＣＡＴＩＡ软件中的逆向曲面重构模块，选择最佳拟合曲面功能，构建曲面。

5.质量评价

测试曲面的精度，结果如图2所示。结合图2分析，本文构建的曲面与网格面之间的距离为0．００１ｍｍ到０．９８６ｍｍ误差值存在于允许范围内，表明重建曲面可以满足工业设计的要求。评价曲面质量时，常用的方法包括曲率梳、斑马线、反射线、高光等。以斑马线为例，其分布情况见图3。从图中可以清楚地看出，斑马线在大面积区域的分布相对均匀，这也说明曲面光滑度好，而在连接过渡区域，斑马线整体呈现Ｓ类型分布，可满足Ｇ2连续要求，因此从整体分析、重构中得到的曲线

6.优化设计

在逆向设计过程中，最关键的环节是曲线表面的构建和质量分析。一旦产品的曲线和曲面完成重建，就标志着工业产品的重新设计。设计对象不仅包括产品的外观，还包括整体功能创新。以本文提到的跑车为例，基于重建模型，可以优化车轮、标识、车窗、后视镜等细节。比如跑车模型的原车轮是简化柱体后形成的，整体缺乏真实性。从强化跑车整体效果的角度来看，可以使用ＣＡＴＩＡ装配设计工作平台，优化跑车四轮设计，提高模型真实性。

7.结语

与积极设计相比，逆向设计可以参考物理模型，通过数据采集和曲面重构获得新的数字模型，从而改进和优化产品的设计。本文提出了模型点云数据采集和处理的有效方法ＧｅｏｍａｇｉｃＳｔｕｄｉｏ和ＣＡＴＩＡ，针对跑车的逆向设计，结合曲线的光顺性检查和精度检查，以及曲面的精度和斑马线分析，得到了有效的分析结果。实践证明，本文提出的工业设计产品逆向设计方法具有良好的实用性，值得推广。