啤酒瓶全自動裝箱機設計含7張CAD圖,啤酒瓶,全自動,裝箱,設計,cad 草圖中CAD模型的發(fā)展：汽車應用方面專題研究 摘要：今天的產(chǎn)品設計不僅僅要考慮他們的功能需求，還要考慮到美感問題。在汽車制造業(yè)，class-A曲面成為了外觀設計過程中的一大重要部分。Class-A曲面是連續(xù)曲度的自由形態(tài)表面。設計所有組成部分或系統(tǒng)的過程，是通過引起實際上描述的產(chǎn)品的形式、作用和適合的概念開始。概念草圖幫助設計師迅速和容易地到達一個令人滿意的能為詳細設計所指定的階段。這些概念草圖可以為對曲線和曲面的數(shù)字式構(gòu)思設計和分析的發(fā)展所使用。例如Alias等的軟件可以被用于汽車外觀的設計。本文介紹了一個從手工繪制概念圖到Class-A曲面形成的系統(tǒng)方法。這些圖象的處理我們用CATIA V5追蹤者模塊。 設計師能使用不增加任何特別硬件的CATIA V5軟件追蹤模塊來參考使用數(shù)字式草圖。然后，試圖改進這些曲面的美感。這個方法能用來改進CATIA V5用戶的設計實踐和技能。 關鍵詞： 概念草圖，黏土塑造，Class-A曲面，反射線 一．介紹 產(chǎn)品外觀為產(chǎn)品本身帶來了視覺沖擊。因為，外觀是無需改變產(chǎn)品技術(shù)表現(xiàn)而增加了價值的一個重要方式。 當新產(chǎn)品質(zhì)量相差不大的時候，外觀就因此成為了吸引消費者的一個十分重要的因素。外觀的設計觀念并不是一成不變的，而是新鮮的，令人興奮的。開發(fā)設計新的外觀花樣為顧客提供了視覺上的沖擊。如今，產(chǎn)品的設計不但要考慮到其功能的使用，而且還應特別考慮它帶給人的視覺上的美感，以促進人們對其的購買欲。這就是Class-A曲面變得越來越重要的原因。Class-A曲面給我們帶來美觀形狀和高質(zhì)量表面的自由形態(tài)曲面。 在汽車制造業(yè)，現(xiàn)有的產(chǎn)品經(jīng)常改變其款式，因為相比產(chǎn)品自身的演變，工程師們更加喜歡對其進行完整的重新設計。用戶的反映和建議，市場的方針都將影響產(chǎn)品的設計和應作的改變。然而，產(chǎn)品的修改總是比重新開發(fā)一個新產(chǎn)品要便宜得多。 為了提高模型的視覺沖擊，一輛傳統(tǒng)汽車的發(fā)展中必將包含很多手工繪制草圖的發(fā)展。這些草圖，一些被選擇并制作成以1：10縮小的粘土模型。當一個按一定比例制作的粘土模型完成后，通過三維掃描器進行掃描。之后，一個1：1制作的模型被開發(fā)出來了。在這個階段，所有的改變都需要很長的時間。傳統(tǒng)方法和計算機輔助制圖設計出的外觀的概念草圖的比較可參見圖1。 這項工作的主要在于運用CATIA V5軟件完善CAD模型的表面曲線度。試圖比較經(jīng)過和未經(jīng)過檢查的表面曲度連續(xù)性的外觀美感度。我們發(fā)現(xiàn)，盡管兩者運用同一款軟件，但是仍然很難辨識出表面有間斷的表面。CATIA V5用戶采用這種程序來提高他們的創(chuàng)新。藝術(shù)家繪制的草圖被運用在了這個程序中。這看來是一個新穎的方式。以過去的經(jīng)驗作者發(fā)現(xiàn)CATIA V5的兼容性對表面檢查有一定的限定。 二．文獻歷史 很多文獻有很多關于產(chǎn)業(yè)實踐和表面修復技術(shù)的調(diào)查研究。 托維[1]討論過汽車的草圖和概念設計。汽車設計者運用草圖來支持他的第二階段的構(gòu)思設計和發(fā)展。運用計算機輔助設計，即CAD來設計正逐步體現(xiàn)出它的重要性。 托維[2]還曾描述過，示意圖映射作為工具與常規(guī)從模型映射相比較更具有局限性。同時，他也給出了一個摘要，描述從示意圖到直接的模型的發(fā)展。這個概念設計方法同樣也被討論。 SuBneretal.[3]曾討論運用鏡面反射來調(diào)整汽車的表面的質(zhì)量。一個有著非常真實的外形的模型被安放在一間照射著平行光線的屋子里。這些光線的反射就是非常好的測量表面質(zhì)量的工具。即如測量表面的間斷曲率和形狀的特性等等。 哈根[4]介紹表面檢查的細部測量方法。三圓法被用來測量凸出。焦曲面是一種新的測量自由形態(tài)的曲面和外形的工具，是在把資料傳輸給電腦數(shù)值控制機器前分析表面質(zhì)量的一些特殊線的集合。 哈曼[5]給出了一個檢查表面的概括方法，其中包括反射光線，等幅透線，彎曲塊，加亮光線和等值線。這些工具大體都是用在電腦圖像上和在CAD上分析自由形態(tài)曲面。 哲賽爾[6]說等輻透線和反射光線是兩種不同的檢測表面的工具。等輻透線經(jīng)常用來識別曲面間的連貫性，而反射光線則經(jīng)常用來測量表面的質(zhì)量。 莫納[7]討論了運用虛擬現(xiàn)實軟件來減少間斷時間和傳達花費時間的發(fā)展過程。虛擬現(xiàn)實能夠幫助改變實現(xiàn)從手工方式到數(shù)字環(huán)境下的初步概念草圖的繪制方法。運用虛擬現(xiàn)實，設計師能夠以一種更好的方式以數(shù)字化形象出新的花樣。 拜隴[8]解釋了從傳統(tǒng)花樣方式到以CAD為基礎的花樣方式的革新的需要，以及演說了按照傳統(tǒng)設計花樣的方法的困難之處。 三．車型的花樣 對汽車外形的研究是因為對于消費者，車型的設計給與了他第一印象。在市場的競爭中，不僅僅是要有一個完美的設計，至關緊要的是在制造汽車時要讓這個完美的設計方針正確的實現(xiàn)。 傳統(tǒng)汽車制作發(fā)展過程中的一個不好之處就是時間帶來的變化和制作出的新產(chǎn)品的泥塑模型起不了什么作用。因為作為概念模型只是能夠直觀的看出最終的設計方案。然而要想改變這個最終模型是比較困難的。 如圖2所示，解釋了如何基于CAD運用CATIA V5來設計汽車外形的一個方法，以及每一步的程序。 3.1 概念草圖的輸入 草圖就是概念的發(fā)展的輸入。概念草圖幫助設計師快速并且簡單的達到一個令人滿意的能成為詳細設計的設計階段。草圖被輸入進CATIA V5追蹤者模塊。他們依次排列，比如說汽車的正視圖取決于前面。同樣的，汽車的所有視圖都對應著一個面。所謂的草圖就是由這些視圖組成的一個長方形，模型就放在里面。圖3展示了運用了手工準備的概念草圖的掃描圖像輸入CAITA V5中。 3.2 曲線的追蹤與轉(zhuǎn)化 在草圖上挑選和畫出曲線，經(jīng)由這些曲線描繪出兩張草圖。所有的曲線都將取決于草圖上相應的面。在描繪曲線時，交集法被用于產(chǎn)生曲線，所有的曲線都延伸或分割以便最終形成留下的曲線都是必需的。 在所有的這三張圖中，如果三張草圖中表示同一條曲線，在一張視圖上就會被分割成一些點，另外兩張視圖上提及的相應點就會被轉(zhuǎn)換。 如圖4所示，一組曲線的產(chǎn)生使得勾勒出了一個個相應的面，這些面又組成了一張草圖。 3.3 曲線分析檢查 好的曲線能夠讓最終繪制出好的曲面。因此，在繪制出表面前，要先好好的分析曲線的質(zhì)量。運用CATIA V5曲線分析能夠檢查曲線間的平滑的連接度。假如曲率變化平滑那么這些曲線將會形成光滑的曲面。但是，假如它不平滑，控制點描繪出的曲線將會被轉(zhuǎn)化，于是曲率也將平滑的改變。圖5描繪了曲率的不規(guī)律變化。圖6則顯示了曲率的平滑變化。每一個彎曲部分都展示了曲率的范圍的最大化的變化。當很多的小點慢慢變小，這就顯示了曲線上的平坦區(qū)域。這些點必需很平坦，否則，這些曲線就會出現(xiàn)頂點或者谷點。這也用在分析曲線間的連貫性。曲率的連貫性十分的重要，它將使的整個曲面沒有平面。 3.4 表面的產(chǎn)生與變化 曲線結(jié)合成面，這些面組合成了整個大表面。圖7展示了用CATIA V5制作出來的概念模型。因為改變了花式，被描繪成特殊部分汽車的表面，（例如，車篷和車頂就被分割成了不同的部分），被分開放置在車身。 圖8和圖9展示了一些在研究中產(chǎn)生的不同外形。 3.5 曲面檢測 為了達到A等級的表面質(zhì)量，一定要進行曲面檢測。等輻透線和反射光線是兩種最常用的曲面檢測的工具。等輻透線用來識別兩個面之間的間斷處。當光線從表面反射回來，加亮的地方通常反應了曲面的形狀或形態(tài)。這些反射光線告知了用戶哪里是曲率的分割處。這些反射線有個共同點就是本質(zhì)反映，流線型，均勻。它被用來識別曲率的分斷處和查找曲面的凹斷處。曲率分斷處用不連續(xù)的高亮區(qū)域表示。圖10所示為模型上的等幅透線分布。高亮區(qū)域集中處反映了凹斷處。圖11，在曲面凹斷處的等輻透線的分布情況。而反射光線經(jīng)常被用來測量曲面質(zhì)量。當進行反射時，會有一系列的平行線出像在曲面的光照平面上。圖12所示了汽車表面上的反射線區(qū)域。 3.6 演示 模型演示是為了更好更清楚的呈現(xiàn)模型的外表?，F(xiàn)實中的模型主要是為了使使消費者更加喜歡賞識我們的最終模型。一個VA環(huán)境用來清楚地呈現(xiàn)和現(xiàn)實演示。圖13為由CATIA V5制作出的模型演示。 四．結(jié)論 這篇論文試圖提供一個運用CATIA V5軟件輔助設計手工準備概念草圖的系統(tǒng)方法。它亦檢測揭露兩個曲面間確實存在間斷。如果按照慣例設計表面時，曲率的連續(xù)性并不盡人意，那么表面將有間斷處，美感也將需要進一步提高。對于需要Class-A表面的設計發(fā)展來說這是一個有用的好方法。CATIA V5的用戶能夠在他們的時間中實現(xiàn)一些技術(shù)，而不需要增加什么貴重的硬件。 參考文獻 [1] Tovey, M. 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