1、proe逆向小平面特征指令詳解by無維網(wǎng)IceFai (黃光輝)小平面(Facet)特征是Pro/ENGINEER中一個主要的點云處理工具，它所針對的處理對象通 常是采用激光掃描得到的密集點云；密集點云可以在小平面(Facet)特征中經(jīng)過去雜、降噪和取樣、補孔和清理等步驟的處理最后生成適合用于下一步造型參考的小平面。小平面特征的引入，使得Pro/ENGINEER對于外部的逆向處理軟件的依賴大為降低，借助小平面特征，Wildfire在根據(jù)密集點云逆向造型的應用大為拓寬。點階段小平面特征是 Pro/ENGINEER Wildfire 3.0用來處理掃描點云的專用特征，通過小平面特征的處理，把輸入的

2、點云或多邊形處理成有序的多邊面模型以供Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 進行后續(xù)的處理，如造型和重新造型。選擇插入” t 小平面特征”命令，然后選擇掃描點云文件或多邊面文件(*.asc,*.igs,*.stld等)，如圖14-1所示，本書范例文件位置：training_filesfacetpart。打開查找范圍二J問| foot, stl打開點云文件如圖14-2所示，當然如果打開的是多邊形模型又當別論。在小平面特征中, 主要有三個階段，第一階段是點，第二階段是包絡階段，最后才是小平面階段。第14章小平面特征燃逢圖.戸 aBMs? 織灘iffi驀 吹廳劉豈嶷盪S; :.-;%*

3、- M!l:ls- -Hssmj-1-Ir:.:.“.r二“ 1置窸一臉圖r謬語S復 Blow 髯|摻蓋 團韻ffl魁i?-mm|.=“!:.|.=：二. 劇厲鬣舅m _ !1知.|.!|:!.|.|-:.:;:.:.-|.“”1, 爛臘i.摻.殳在小平面環(huán)境下，如果打開的是點云文件，那么就會在菜單欄上多一個“點”菜單，在菜 單下有所有可以對點云進行處理的命令，如圖14-3所示。z反向選取：選擇當前所選點以外的點，并且取消當前所選的點。z隱藏選定的：把選擇的點隱藏。z全部取消隱藏：顯示所有點云。z修剪選定項：對選定的單擊進行修剪。z刪除選定項：刪除所選點云。z刪除界外值：刪除離散的點云。z降低

4、噪音：光滑化。z示例：減少點云數(shù)目。z填充孔：用點填充破孔。z包絡：生成模型包絡。隱藏選定的0P 全部取消隱嚴辿） 修翦選定項 刪除選定項Q） 刪瞬界外值.障低噪音示例退出飛匚Trap1. 反向選取示例如圖14-4所示。2. 隱藏選定的示例如圖14-5所示。II：1113. 刪除界外值“靈敏度”越大，對離散點的距離要求越低。示例如圖14-6所示。 除界外值 x|靈敏度 0. 900000T| fWI4. 降低噪音通過此命令減低因掃描所造成的點云噪音，從而達到光滑化的目的。其中有兩種模式：自由生成和機械，如圖14-7所示。自由生成王要是針對形狀是非規(guī)則的自由曲面形狀表面， 例如, 卡通玩具表面等

5、；而機械則是針對機械電子產(chǎn)品等比較規(guī)則表面 （通常是由平面、圓角面和旋轉(zhuǎn) 面等簡單幾何要素組成的）。降低噪音低中高oo確定預覽取消363如圖14-8所示的兩張包絡圖可以看出降低噪音的效果對比，左下是使用降低噪音后的包 絡，右下是沒使用降低噪音的包絡，很顯然降低噪音后得到的包絡更光滑，并且反方向的三角 形數(shù)目大為減少。不過，同時地，棱線要比沒有使用降低噪音的模糊了。5.噪音在檢測領(lǐng)域上的噪音和工業(yè)上的噪音并不是一樣的概念，不過產(chǎn)生的原理近似而已。檢測 上的噪音指的是因為檢測設備或物體表面等原因所造成的檢測數(shù)據(jù)偏離理論或?qū)嶋H值的跳動。 就好像用手畫一條圓弧線一樣，總體看是一條圓弧線，但仔細近看，就

6、會看到這條線并非完全 光滑，而是有數(shù)目不等的鋸齒跳動，這些鋸齒也就是所謂的噪音。軟件上減少噪音的方法無非 就是把這斜偏差通過加全平均的方法來生成一個平均值從而實現(xiàn)一定程度的光滑化。6.示例對點云的一個很重要的處理步驟就是取樣。取樣的目的是簡化點云從而達到減少點云點數(shù) 的目的，從而利于后續(xù)處理。當然，取樣是一個點云點數(shù)目和細節(jié)程度的均衡過程。點云點數(shù) 目越多，自然越有利于表達更細致的細節(jié)，但同時處理過程需要花費更多的計算資源；點云點 數(shù)目太少，又會導致細節(jié)丟失，所以取樣的百分比要根據(jù)實際需要來確定。取樣有三種方法。z 隨機抽樣：通過隨機減少一定數(shù)目的點來達到取樣的目的。z 統(tǒng)一抽樣：通過給定一個

7、定距離把小于該距離的點去除以達到取樣的目的。z 按曲率抽樣：根據(jù)曲率的大小來決定樣點的多少，曲率越大的地方保留的樣點越多。 上面三種方法中，前兩個方法都是把所有點看作一樣的，所以只適合在點云特別多特別密 集的時候使用，通過這兩種方法大幅度減少點云點數(shù)目。最后一種方法是居于表面細節(jié)的，也 就是細節(jié)越多的地方通常都是曲率越大的地方，這樣就可以有效地保留細節(jié)的點。而對于比較 光滑的地方則可以適當少保留點。一般最后的點處理階段建議用這種方法來取樣。最后的“示例百分比”是要保留的點云點數(shù)百分比，如圖14-9所示。包絡階段對點云的處理完成后，就可以進入包修階段，這可以通過使用“點”7“包絡”命令來達到。從

8、表面來看包修階段和小平面階段并沒有什么區(qū)別，都是由三角面所組成，如圖14-10所示。區(qū)別在于：包修階段包含了所有原始點云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也就是說在包修階段雖然點云沒有 顯示出來，但在系統(tǒng)內(nèi)部還是保存了這些點云的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而當進入小平面階段就會把原始的 點云刪掉。進入包修階段，原來的“點”菜單就會自動消失并出現(xiàn)“換行”菜單。在包修階段中也分 兩個階段，一個是粗調(diào)階段，也就是剛從點進入包修環(huán)境的階段；另一個階段是精調(diào)階段。粗 調(diào)階段自動化程度相對較高，適合用于大范圍處理包絡。精調(diào)階段自動化程度相對較低，需要 手工參與較多，但可以較好地實現(xiàn)細節(jié)的調(diào)節(jié)和整理。z 按長度選取：可以用這個方法來選取三角形邊長

9、超過給定值的所有三角形。z 壓淺：刪除選中的表面三角形以顯示底層的三角形。z 穿透：刪除所選區(qū)域內(nèi)所有三角形（包括表面和底層的），類似于穿孔命令。z壓深：刪除和所選三角形具有相同點密度的所有三角形。z移除腹板：刪除由于掃描的原始點云間隙所造成無用三角形。菜單如圖14-11所示。1.按長度選取用這種方法可以輕松選取所有的相對稀疏的三角形，以進一步處理（比如重定義、加密等）。例如，設定長度為 0.8，那 么所有邊長大于0.8的三角形都會被選取，如圖 14-12所示。2.壓淺示例如圖14-13所示。如圖14-14所示，因為上面的四個凸臺的直壁部分沒有掃描數(shù)據(jù)或者是比較稀疏，生成包絡的時候系統(tǒng)就會認為

10、它的相連點是外面的凸臺圓周邊上的點，并在這些點直接連上比較稀疏 的三角形從而遮住了底層實際需要的旋轉(zhuǎn)臺的三角形。壓深和壓淺類似，不過壓深時會自動根據(jù)點的密度擴展選取，通常造成多余的三角面的點 云密度都是比較稀疏的（因為實際模型中是沒有的），所以根據(jù)點云的密度就可以移除多余沒用 的三角形。3.移除腹板還有一種情況，在實際的掃描中，例如，激光掃描，當內(nèi)腔側(cè)壁較直且深的時候，通常就 會形成掃描死角，造成側(cè)壁部分表面無法掃描點，數(shù)據(jù)丟失。例如，下面的瓶子，把手和主身 的內(nèi)側(cè)中間部分就會形成一條“真空帶”（點數(shù)據(jù)缺失帶）。這樣在生成包絡的時候就會有可能通過連接主身上的開口邊和手柄處的開口邊而形成多余的連

11、接面，如圖14-15和圖14-16所示則為移除連接面后的形狀。要移除這種多余的連接面，就要用到“移除腹板”命令，Pro/ENGINEER通過兩個參數(shù)來進行對這種連接面的智能化選取。因為一般來說連接面的三角形邊長都會比正常的要長得多，而且角度的偏差也會比正常的大得多，所以可以通過這兩個參數(shù)來進行連接面的選取，在“移 除腹板”對話框中，如圖 14-17所示，“最小邊長”文本框中就是設定要移除的連接面的最短 邊長，你可以用右邊的箭頭來進行直接測量兩點的距離來自動輸入?！白钚〗嵌绕睢蔽谋究?則是設定要移除的連接面的最小角度偏差。移除腹板的選擇和壓深的類似，也是系統(tǒng)會自動擴 展選取的。阜小邊長. E最

12、小箱度僞差：45.000000碼定頸藍| |取消|當大范圍的多余數(shù)據(jù)處理完后，就可以進入精調(diào)階段。在精調(diào)階段又會增加三個細調(diào)命令: 填充邊，填充，填充層。這三個命令在實際操作中感覺非常不好用，得到的結(jié)果實在令人不能 滿意，所以在此不多介紹。感興趣的可以看幫助以獲得更多的信息。小平面階段精調(diào)完后可以進入小平面階段了，命令：精調(diào)t多面體面或包修。在小平面階段可供選擇的命令如下?！鞍撮L度選取”和“反向選取”兩個命令和前面的點的選擇含義是一樣的。z 刪除：刪除所選擇的元素。z 填充孔：修復破孔。z 整理：整理小平面以達到更好的表面。z 分樣：按百分比減少三角形數(shù)目。z 精整：通過添加所選區(qū)域的三角形數(shù)

13、目來達到提高表面 質(zhì)量的目的。z 松弛：通過降低張力來達到三角形表面光滑化。z 生成集管：將所有三角形的邊 （除邊界外）不間斷地連接 在一起。z 添加小平面：通過定義三點添加一個三角面。z 反向邊：改變兩個相鄰三角形所構(gòu)成四邊形的對角線以 達到切換方向的目的。z 分割邊：通過拆分所選邊來添加三角形。菜單如圖14-18所示。刪除0） 埴充孔 整理 井樣血 精整（）. 松馳生成集管地）一1.刪除可以通過手工選擇不需要的三角形并刪除，注意邊界的顏色顯示，如圖14-19所示。2.填充孔利用這個命令可以把掃描過程點丟失所造成的破孔補上。如圖14-20所示，要激活“填充孔”命令，首先要選擇破孔的一條開放邊

14、。為此首先要在智能選擇列表框中選擇Edges然后才能進行邊界的選擇，如圖14-21所示選擇其中一條開放邊。單擊填充孔的圖標（如圖14-22 所示），打開“填充孔”對話框，在 Pro/ENGINEER中，孔 的填充有兩種方法，一種是曲率，采用這種填充方法生成的小平面會維持和原來已有的三角形 的曲率連續(xù)過渡，也是一般常用的孔填充方法。另一種是平整，采用這種方法填充的孔則不管 已有的三角形曲率，直接用平面的方式直接生成“平”的三角形。單擊“確定”按鈕系統(tǒng)就會 把孔補好，如圖14-23所示。F面兩張圖顯示了兩種不同方法的填充效果，如圖3.整理“整理”命令使用形狀修正算法。使用此命令可修正多面數(shù)據(jù)的三角

15、形，整理多面幾何使 多邊形曲面符合由原始點集確定的形狀。此命令可根據(jù)所選模式移除凹痕、平滑圓柱部分或銳化邊。此命令也有兩種模式：自由生成和機械，分別針對自由形狀（如卡通公仔）和機械產(chǎn)品。如圖14-25所示兩張圖可以看到此命令所產(chǎn)生的效果。一般來說，對原始三角形進行一次整理準4.分樣為了減少計算資源的使用以便于后續(xù)處理，通常都要對原始三角形進行分樣來減少三角形 數(shù)目。至于要減少到多少，視各人對細節(jié)要求和電腦配置有關(guān)。在不影響速度的情況下，多保 留一些三角形還是有好處的。在“分樣”對話框中有兩項內(nèi)容要設置，一個是“保持百分比”，也就是希望分樣后保留 的三角形數(shù)目；另一個“固定邊界”選項則可以保證在

16、分樣過程中不會影響到邊界的三角形以 維持邊界的精度。如圖 14-26所示的兩圖則顯示了分樣的效果。ZJ DeeiafiteDK | 應雁五砸| | E3mL I5.精整對于某些不便掃描的區(qū)域，通常得到的點數(shù)目都比較少，這樣生成的三角形數(shù)目少而邊長 長，表面比較棱化，這時候可以用“精整”命令來添加三角形從而達到細化的目的。添加的算法有兩種：3X分艙和4X分艙，如圖14-27所示。3X分艙：對選定區(qū)域中現(xiàn)有的每個三角形都使用三個三角形替換。4X分艙：對選定區(qū)域中現(xiàn)有的每個三角形都使用四個三角形替換。如果選中“移動點”復選框，那么在精整過程中就會自動調(diào)整頂點的位置以便容納增加的 三角形并生成更平滑的

17、曲面?！肮潭ㄟ吔纭睆瓦x框則可以確保自動精整過程中不移動邊界邊和 銳邊，在邊界包含拐角或要保留的特征線時，這是非常有用的?；匾苿狱c0固定邊殆因為精整主要是針對三角形比較稀疏的區(qū)域進行的，所以一般要和“按長度選取”選項結(jié) 合使用比較好。6.松弛松馳也是逆向中的一個重要術(shù)語，這個詞是根據(jù)橡皮筋的受力表現(xiàn)出的形狀而產(chǎn)生的，想 象一下一條橡皮筋兩端固定（如圖14-28所示），假如在中間填加力，那么力越大，橡皮筋就崩得越直并凸起的角就越小 （換言之就是越尖）；力越小自然就越松弛，換言之就是越順滑。回到三角面，掃描得到的三角面粗看還是比較光滑的，但是放大來看就會看到類似山峰的 凸起，也可以看作是因為三角形受

18、到拉力而凸起的。假設原始的拉力為1,那么當把這個力減小的話，三角形的凸起就會得到弱化從而實現(xiàn)光滑貼形的目的。在“松馳”對話框中，有幾個選項，如圖14-29所示。Relax 前z 迭代：迭代次數(shù)，即進行松弛操作的次數(shù)，值越大得到的結(jié)果越光滑，不過太高的值 就沒有意義了，徒然增加運算時間而已，2到3次即可。z 強度：即進行松弛的強度，強度越大就越松弛，也就是得到的結(jié)果越光滑，但是也意 味著精度會相應降低，所以要根據(jù)實際情況確定一個均衡點。z 固定邊界：允許在松弛過程中維持邊界不變。7. 添加小平面可以通過定義三個端點來添加一個小平面，如圖14-30所示。8. 反向邊界此命令通過選擇兩個三角形的一條

19、公共邊，然后用兩個三角形所構(gòu)成的四邊形的另一條對角線替換所選的對角線，從而改變兩個小平面的方向，如圖14-31所示。9. 拆分邊界通過選取兩個小平面的公共邊，將邊分割成兩部分，并將這兩個小平面分別分割成兩部分,如圖14-32所示。己拆分邊10.生成集管小平面的最后一步，一定要生成集管，否則就進入不了后續(xù)的重造型模塊。生成集管的意 思就是將所有三角形的邊（除邊界外）不間斷地連接在一起。也就是對每個集管而言，它的三角 形內(nèi)部邊都是連在一起的。生成集管的兩個選項“打開”和“封閉的”主要是針對在點包修時候所采用的模式，如 圖14-33所示。一般地，當點云比較密集時，包修的時候可以用打開的方式。這樣的計

20、算時間 比較短，只有當打開方式產(chǎn)生的結(jié)果不理想時再用封閉的方式嘗試。而對點云比較稀疏的時候 建議用封閉的方式。生成茂琵x集管類型C封閉的1最后來總結(jié)一下小平面的流程。z 點處理使用插入”t小平面特征”并輸入.pts、.acs、.vtx或.ibl文件，輸入點集去除錯誤數(shù)據(jù)，例如，在所需幾何外部的點。必要時可刪除部分點。將噪音減到最少。對點進行取樣以整理數(shù)據(jù)并減少計算時間。由點集創(chuàng)建包絡。z包絡處理通過在選定區(qū)域內(nèi)擴展曲面或擴展曲面直到點密度改變處，來移除三角形。 移除由點集創(chuàng)建包絡時在模型的間隙生成的連接面。以直線方式貫穿模型來移除三角形，這類似于鉆孔。 向幾何的選定區(qū)域添加三角形的一個單獨的層。填充選定幾何的所有凹陷部分。填充需要附加體積的區(qū)域，以便定義在掃描時變模糊的邊。z小平面處理刪除不需要的小平面。減少三角形的數(shù)量而不損壞曲面的連續(xù)性或細節(jié)。填充可能在掃描過程中引入的孔。通過減小小平面尺