NX逆向技巧

青华工作室

前言

传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程，设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等，再利用CAD建立产品的三维数字化模型，最终将模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期，这样的过程可称为“正向设计”。而逆向工程则是一个“从有到无”的过程，即根据已有的产品模型，反向推出产品的设计数据，包括设计图纸和数字模型。本文以车模型为例，对NX在逆向工程中的应用进行探索，总结了一些经验。

一、数据点的输入

用NX软件做逆向工程，使用的测量设备大多是接触式手动三坐标划线机，主要针对剖面、轮廓和特征线进行测量，测量的数据点不多，NX处理也较容易。

但是本文的车模型用激光扫描测到的数据点多达30万个，如此众多的数据点输入NX是很困难的，需要在Surfacer软件里对点云数据进行除噪、稀疏等预处理。为准确地保留原有的特征点和轮廓点，本文将大体构造的轮廓线、特征线，点云数据一起导入NX中。(如图1)

二、通过点构造曲线

1.在连线过程中，一般先连接特征线点，再连接剖面点。在连线前应有合理的规划，根据此车的形状和特征确定如何分面，以便确定哪些点应该连接，并对以后的构面方法做到心中有数，连线的误差一般控制在0.4mm以下。

    2.常用到的是直线、圆弧和样条线（spline），其中最常用的是样条线。一般选用through point（通过点） 方式，阶次最好为3阶，因为阶次越高，柔软性越差，不易于变形，且后续处理速度慢，数据交换困难。

    3.若测量有误差或模型外表面不光顺等原因导致连成的样条线不光顺时，还需要进行调整，否则构造出的曲面也不光顺。调整时常用的方法是【编辑样条线】（Edit Spline），一般常用【编辑极点】（Edit pole）选项，包括移动、添加控制点以及控制极点沿某个方向移动，方便对样条进行编辑，此外，曲线的【断开】（divide）、【桥接】（bridge）和【光顺曲线】（Smooth spline）也经常用到。

在生成面之前需要做大量的调线工作，调线时可以使用曲率梳对其进行分析，以保证曲线的质量。(如图2)
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三、构造曲面

因为车身要求外形流畅、外表面光顺平滑，因此在构造曲面的时候，要分成若干曲面进行，尤其要保证面和面之间能够相切连续或曲率连续，这样才能形成一个没有接痕的曲面。另外，构造曲面时，还要根据具体情况选择合适的方法。

1.构造曲面的方法

(1)最常用的构造方法是使用【通过曲线网格】（ThroUGh Curve Mesh），它不仅可以保证曲面边界曲率的连续性，还可以控制四周边界曲率（相切），而【通过曲线】（Through curves）只能保证两边曲率。      

(2)其中使用较多的还有nxn命令，艺术曲面可以动态显示正在创建的曲面，还可以随时增、减定义曲线串，而曲面也将随之改变。同样，还可以保持与相邻面的G0、G1以及G2连续。

(3)在构造曲面时，经常会遇到三边曲面和五边曲面。具体操作是做条曲线，把三边曲面转化为四边曲面，或将边界线延伸，把五边曲面转化成四边曲面，用以重构曲面。其中，在【曲面上做样条线】（curve on surface）和【修剪】（trim）是常用到的两个命令。(如图3)

(4)构造完外表面，要进行镜像处理时。在曲面的中心处常会出现凸起，显得曲面不光顺，一般都是把曲面的中心处剪切掉，然后通过桥接使之平滑。

(5)构造曲面时，两个面之间往往有“折痕”，使曲面很不光顺，主要原因是两个面相切不连续造成的。解决这个问题，可以通过【通过曲线网格】设置边界相切连续选项，或在构造曲面后选择【边缘匹配】（Match Edge）选项，使得两个曲面的边界相匹配，从而使曲率连续。另外，即使两个曲面不相接，【边缘匹配】命令也可将一个曲面的边界自动延伸并重合至另一个曲面的边界。                           

(6)在构造单张且较为平坦的曲面时，直接用【点云构面】（from point cloud）会更方便、更准确。有时面与面之间的空隙需要桥接（Bridge），以保证曲面光滑过渡。当曲面相交时，进行圆角处理也会使两曲面圆滑过渡。

2.构造曲面应注意的几个问题      

(1)构面最关键的是抓住样件特征，要求简洁，曲面面积尽量大，张数不要太多，还要合理分面以提高建模效率。

(2)在构建曲面过程中，有时需要再加连一些线条，以便构造曲面，连线和构面需要经常交替进行。曲面建成后，要检查曲面的误差，一般测量点到面的误差，误差不要超过1mm。

(3)构造曲面阶次要尽量小，一般建议为3阶。因为高阶次的片体使其与其他CAD系统间成功交换数据的可能性减少，其他CAD系统也可能不支持高阶次的曲面。同时高阶次的片体比较“刚硬”，曲面偏离极点较远，在极点编辑曲面时极为不便。而阶次低还有利于增加一些圆角、斜度和增厚等特征，并有利于下一步编程加工提高后续生成数控加工刀轨的速度。

四、构造实体         

构建完外表面后，需要构建实体数字模型。如果模型较简单且曲率变化不大，可把它们缝合成一个整体，再使用【增厚】（Thicken)指令就可建立实体，但在大多数情况下却不可能实现。

如果把外表面缝合成一个整体，再把车底补面成为一个封闭的片体，从而成为一个实体，但由于车底部曲面的曲率变化比较大，往往实现不了【抽壳】命令。因此，首先需要先偏置外表面的各个片体，再构建出内、外表面的横截面，最后把做出的横截面和内、外表面缝合起来，使之成为封闭的片体，再自动转化为实体，此过程一般包括以下四个方面：

1.曲面的偏置

用【偏置】（Offset）指令同时选择多个面或全选以提高效率。小车外表面各个片体偏置的情况。(如图4)

不是任何曲面都能够实现偏置，不能实现偏置一般有以下几种原因：

(1)曲面本身曲率太大，基本曲面有法线突变；

(2)偏置距离太大而造成偏置后自相交，导致偏置失败（本文中把小车片体统一偏置2mm）；

(3)被偏置曲面的品质不好，局部有波纹，需要修改好曲面后再进行偏置；                                                  

(4)一些曲面看起来很好，但就是不能偏置，遇到这种情况可用【析出几何体】（Extract Geometry）转化成B曲面后再进行偏置。

以上四种情况在构造曲面时都可能遇到，要学会分析其原因，对症下药。

2.曲面的缝合

偏置后的曲面还需要裁剪或补面，用各种曲面编辑手段构建内表面，然后缝合内表面和外表面，缝合时，经常会缝合失败，有以下几种可能：

(1)缝合时，缝合的片体太多，应该每次只缝合少数几个片体，需要多次缝合；

(2)缝合公差小于两个被缝合曲面相邻边之间的距离。遇到此类问题，一般加大缝合公差后，再进行缝合；

(3)两个表面延伸后不能交汇，边缘形状不匹配。如果片体不是B曲面，则需要先将片体转化为B曲面，使之与对应的另一片体的边匹配，再进行缝合；

(4)边缘上有难以察觉的微小畸形或其他几何缺陷。可局部放大，进行表面分析检查几何缺陷，如果确实存在几何缺陷，则修改或重建片体后再重新缝合。

3.缝合的有效性缝

最后需要注意的是，虽然执行了缝合命令，计算机也没有给出错误提示，看似缝合成功，其实未必。有的片体在缝合完成后，放大时会看到有亮显点或亮显线，甚至还有空隙。因此，在缝合完成后，一定要立即检查缝合的有效性。若在缝合线上出现了亮显点或亮显线，意味着此部位没有缝合成功，必须取消缝合操作，重新进行缝合，否则将给后续的实体建模工作带来困难；如果仅外周边亮显，则说明缝合成功。(如图5)

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4.生成实体

把内、外表面和横截面缝合成一个闭合的片体，则片体会自动转化为实体。(如图6)

     五、小结

    用NX软件做逆向设计是比较耗时的，而且在点云的处理和构建片体方面，都不如专业逆向软件（如Surfacer、Rapidform等）方便。但是，NX做逆向设计的一些思想和方法（比如构线和构面、根据产品特征进行规划以及分割产品等），对使用专业逆向软件做逆向设计也有很大的帮助。

cdu

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junjie1027

好东西 顶起来

sy65982875

很适合新手如门的 看来该学学逆向软件了

du95

定  不错喔

379760417

用面分析-反射.

特雷西的眼泪

好东西！顶起来！

汤@圆

NX软件做逆向设计是比较耗时的

liu184911344

定起 ..............

不为产

不错，顶一个