第7章 曲面快速重建(QUICK SURFACE RECONSTRUCTION)
点云 曲面重建 python
点云曲面重建是计算机视觉领域的重要研究内容，它涉及到点云数据处理、曲面拟合以及三维模型重建等方面，对于工业制造、地质勘探、医学影像等领域具有重要意义。
Python作为一种高效、易学的编程语言，被广泛应用于点云曲面重建的算法开发和实现中。
本文将从点云数据获取、曲面拟合算法、Python编程实现等方面探讨点云曲面重建的相关内容。
一、点云数据获取1. 激光扫描技术激光扫描是获取点云数据的一种常用方法，通过激光雷达发射脉冲激光并记录激光返回的时间和位置信息，可以得到目标物体表面上的大量离散点数据。
这些点数据可以表示物体表面的形状和轮廓，是进行曲面重建的重要基础。
2. 三维重建相机三维重建相机可以利用多视角的图像信息获取目标物体的三维点云数据，通常采用结构光或者双目视觉等技术，通过对相机拍摄到的物体表面进行匹配和三维重建，最终得到点云数据。
二、曲面拟合算法1. 最小二乘法拟合最小二乘法是一种常见的曲面拟合算法，通过最小化实际观测点与拟合曲面之间的距离平方和来求解最优曲面模型。
在Python中，可以使用numpy库进行最小二乘法曲面拟合的实现。
2. RANSAC算法RANSAC（Random Sample Consensus）算法是一种鲁棒的曲面拟合算法，它通过随机采样的方式来拟合曲面模型，能够有效应对数据中的噪声和异常值。
在Python中，可以利用scikit-learn库中的RANSACRegressor模块进行曲面拟合。
三、Python编程实现1. 点云数据处理在Python中，可以使用open3d库或者PointCloud库对点云数据进行处理，包括读取、可视化、滤波、配准等操作。
通过这些操作，可以准备好点云数据用于曲面重建的算法实现。
2. 曲面拟合算法实现在Python中，可以自己编写最小二乘法和RANSAC算法的实现代码，也可以利用开源的库和工具进行曲面拟合算法的实现。
通过调用相应的函数和模块，可以完成对点云数据的曲面拟合工作。
CATIA逆向设计基础 第7章 快速曲面重构模块QSR
1. 拾取网格面/点云
2. 拾取截面：XY、YZ、 XZ，也可自定义截面
4. 改变截面的位置，拖动箭头
3. 设置交线参数： 交线的数量与间距
5. 设置交线的存储方 式：单个集合体、按 参考截面、各交线
6. 应用+确定
注: 交线的质量较好时使用Curve from scan构成曲线； 交线的质量较差时使用3D Curves构成曲线，尽量做到
（拟合曲面平均偏差的最大值）
此工具可将局部点云拟合为自由曲面，即由构成边界的曲线+内部的网格面/
点云拟合成曲面。逆向设计中使用频率高！
步骤：
a. 激活局部区域的点云 b. 打开强力拟合工具 c. 选择点云的边界曲线； d. 选择网格面/点云； e. 应用+确定。
强力拟合后，需要将全部点云重新激活
Multi-sections surface.CATPart
注：单击交线上某位置可创建新点，曲线也将被分段，光标手势由 转变为 后，可对该点进行删减、强加切 线连续等操作，也可删除端点（fixed）。曲线创建好后，可将不必要的交线隐藏，以方便后续的操作。
7.5 划分点云
segmentation1.CATPart
对于一些复杂曲面，在曲面重构时一般都要进行分块处理，也就是将网格面/ 点云划分为各个较简单区域，然后进行单独构面。
7.9 实例分析
（5）基本曲面重构——椅子棱角
a. 将步骤（4）修剪的曲面隐藏； b. 使用激活工具拾取（brush）椅子的某一棱角； （注：由于椅子棱角处仅有一个网格面，基本曲面重构工具无法 创建曲面，故需要采用其他方法创建该处的曲面；） c. 打开3D Curve工具，在步骤b的网格面绘制三条直线（要求
曲面快速重建 QUICK SURFACE RECONSTRUCTION
第X章 曲面快速重建（QUICK SURFACE RECONSTRUCTION）CATIA V5 曲面快速重建（QUICK SURFACE RECONSTRUCTION）模块为重建不论是否具有机械几何特征的曲面提供了一种快捷易用的手段。
曲面快速重建（以下简称QSR）不仅可以构造诸如不具有平面、圆柱面和倒圆角特征的自由曲面，还可以构造包括自由曲面在内的其他具有机械特征如凸台、加强筋、斜度和平坦区域的特征曲面。
使用QSR模块可以直接依据点云数据重建曲面，也可以将原有实体修改后通过数字化处理成点云数据利用QSR重建原有的CAD模型上需修改的曲面。
QSR模块可以让设计者决定是注重重建曲面的效力还是重建曲面质量或两者都综合考虑以满足不同需求。
QSR构造的曲面还可以有参数以适应修改的需要。
x.1 相关的图标菜单CATIA V5的曲面快速重建模块由如下图标菜单组成：点云编辑菜单（Cloud Edition）、扫描线创建菜单（Scan Creation）、曲线创建菜单（Curves Creation）、轮廓清理菜单(Clean Contour)、曲面创建菜单(Surface Creation)、几何操作菜单(Operations)、变换菜单(Transformations)以及分析菜单(Analysis)。
x.1.1 点云编辑菜单（Cloud Edition）Activate 激活点云x.1.2 扫描线创建菜单（Scan Creation）Project Curves 创建投影扫描线Planar Sections 创建平面截面扫描线x.1.3 曲线创建菜单（Curves Creation）3D curve 创建空间曲线Curve from Scans 由扫描线创建曲线Intersection 创建交线Projection 创建投影线x.1.4 轮廓清理菜单(Clean Contour)Clean Contour轮廓清理x.1.5 曲面创建菜单(Surface Creation)Basic Surface Recognition 特征曲面识别Power Fit 智能拟合Loft Surface 创建放样曲面x.1.6 几何操作菜单(Operations)Join合并几何元素Extrapolate延长曲线/曲面Split 切割曲面或线框元素Trim 修剪曲面或线框元素Curves Slice 曲线分段Edge Fillet曲面棱线倒圆x.1.7 变换菜单(Transformations)Translate移动几何体Rotate转动几何体Scale缩放几何体Symmetry对称几何体x.1.8 分析菜单(Analysis)Curvature Analysis曲率分析Slope Analysis 斜度分析Distance Analysis 距离分析Connect Checker 曲面连接性检查x.1.9 点云显示菜单(Cloud Display Options)Cloud Display Options 点云显示x.2 QSR功能介绍本节将详细地介绍相关的功能及各功能在实际造型中的应用。
CATIA各模块中英文对照
n 布线设计 SRT：Systems Routing 系统空间预留设计 SSR：Systems Space Reservation 电气缆线布线设 U 计 ECR：Electrical Cableway Routing 设备布置设计 EQT：Equipment Arrangement 线槽与导管设计 R
g 管路和设备原理图设计 PID：Piping & Instrumentation Diagrams HVAC 图表设计 HVD：HVAC Diag
R rams 电气连接原理图设计 ELD：Electrical Connectivity Diagrams 系统原理图设计 SDI：Systems Diag
自由风格曲面造型 FSS：FreeStyle Shaper 自由风格曲面优化 FSO：FreeStyle Optimizer 基于截面线 的自由风格曲面造型 FSP：FreeStyle Profiler 基于草图的自由风格曲面造型 FSK：FreeStyle Sketch Tra cer 创成式外形设计 GSD：Generative Shape Design 创成式曲面优化 GSO：Generative Shape i
CD：Raceway & Conduit Design 波导设备设计 WAV：Waveguide Design 管路设计 PIP：Piping Desig n 管线设计 TUB：Tubing Design HVAC 设计 HVA：HVAC Design 支架设计 HGR：Hanger Design 结构 初步布置设计 SPL：Structure Preliminary Layout 结构功能设计 SFD：Structure Functional Design 设 备支撑结构设计 ESS：Equipment Support Structures 厂房设计 PLO Plant Layout
pyvista reconstruct surface 原理
pyvista reconstruct surface 原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：## PyVista reconstuct surface原理PyVista是一个用于3D数据可视化和处理的开源库，它提供了许多强大的功能，包括重建表面的功能。
在本文中，我们将深入探讨PyVista中reconstruct surface的原理，并介绍如何使用它来重建表面。
### 1. 什么是reconstruct surface？Reconstruct surface是一个用于从点云数据中创建曲面或网格的算法。
在PyVista中，reconstruct surface功能可以帮助用户将离散的数据点转换成平滑的曲面，这对于3D数据的可视化和分析非常有用。
### 2. PyVista中的reconstruct surface方法PyVista中有几种用于reconstruct surface的方法，其中最常用的是`pyvista.PolyData`类中的`delaunay_2d()`和`delaunay_3d()`方法。
这两种方法分别针对2D和3D点云数据进行了优化，能够高效地生成平滑的曲面。
### 3. Reconstruct surface的原理在使用PyVista的reconstruct surface功能时，算法的工作原理如下：- 对于2D点云数据，`delaunay_2d()`方法基于Delaunay三角网格算法进行表面重建。
该算法首先通过连接所有的数据点生成一个三角网格，然后通过优化三角形的形状和大小来生成平滑的曲面。
- 对于3D点云数据，`delaunay_3d()`方法扩展了Delaunay三角网格算法，能够在三维空间中更有效地生成曲面。
该方法通过连接所有的数据点并计算点云的三角化网格，然后使用重心插值来生成平滑的曲面。
### 4. 如何使用PyVista进行reconstruct surface要使用PyVista进行reconstruct surface，首先需要将点云数据加载到PyVista中，并创建一个`PolyData`对象。
(整理)Catia--曲面设计.
第一章曲面设计概要1、曲面造型的数学概念：（1）、贝塞尔（Bezier）曲线与曲面：法国雷诺的Bezier在1962年提出的，是三次曲线的形成原理。
这是由四个位置矢量Q0、Q1、Q2、Q3定义的曲线。
通常将Q0，Q1，…，Qn组成的多边形折线称为Bezier控制多边形，多边形的第一条折线与最后一条折线代表曲线起点和终点的切线方向，其他折线用于定义曲线的阶次与形状。
（2）、B样条曲线与曲面：与Bezier曲线不同的是权函数不采用伯恩斯坦基函数，而采用B样条基函数。
（3）、非均匀有利B样条（NURBS）曲线与曲面：NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写。
Non-Uniform（非统一）指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。
当创建一个不规则曲面的时候，这一点非常有用。
同样，统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说，这是一个严重的缺陷。
Rational（有理）指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。
B-Spline（B样条）指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内差值替换。
（4）NURBS曲面的特性及曲面连续性定义：NURBS曲面的特性：NURBS用数学方法来描述形体，采用解析几何图形，曲线或曲面上任何一点都有其对应的坐标（x,y,z），据有高度的精确性。
曲面G1与G2连续性定义：Gn表示两个几何对象间的实际连续程度。
●G0：两个对象相连或两个对象的位置是连续的。
●G1：两个对象光滑连接，一阶微分连续，或者是相切连续的。
●G2：两个对象光滑连接，二阶微分连续，或者两个对象的曲率是连续的。
●G3：两个对象光滑连接，三阶微分连续。
●Gn的连续性是独立于表示（参数化）的。
2、检查曲面光滑的方法：①、对构造的曲面进行渲染处理，可通过透视、透明度和多重光源等处理手段产生高清晰度的、逼真的彩色图像，再根据处理后的图像光亮度的分布规律来判断出曲面的光滑度。
曲面重构技术文档
由点云重构CAD模型的基本步骤包括：点云分块、点云切片、曲面重构、CAD模型。
1.点云分块由于工程实际中原型往往不是由一张简单曲面构成，而是由大量初等解析曲面(如平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面等)及部分自由曲面组成，故三维实体重构的首要任务是将测量数据按实物原型的几何特征进行分割成不同的数据块，使得位于同一数据块内的数据点可以一张特定的曲面来表示，然后针对不同数据块采用不同的曲面建构方案(如初等解析曲面、B-spline 曲面、Bezier曲面、NURBS 曲面等)进行曲面重建，最后将这些曲面块拼接成实体，它包括点集分割与曲面重建两部分。
为了实现点云的分块功能，同时也为了后续曲线拟合中重要点的选取工作，我们建立了图元的拾取模块。
它包括多边形拾取、矩形拾取、点选三个小的部分，运用此模块我们可以利用鼠标对空间点云进行任意的分割和提取。
多边形拾取与矩形拾取类似，都是在视图上确定一个选择区域，然后根据视图上的图形是否完全落在这个选择区域中来决定视图上的图形是否被选取。
由于我们针对的对象是三维空间中的图元，因此在视图窗口中所确定的区域实际上是一个矩形体或者多面体，所拾取的图元是位于这个体中的对象。
问题的关键在于如何确定图元是否位于矩形体或多面体中。
基于OpenGL的拾取机制很好的解决了这个问题。
物体的实际坐标经模型视图变换、投影变换、视口变换后显示为屏幕上的一点，OpenGL的gluUnProject（）可以做该过程的逆变换，即根据已知屏幕上点的二维坐标以及经过的变换矩阵可求出该点变换前在三维空间的坐标位置，但需要事先给定二维屏幕坐标的深度坐标。
考虑OpenGL的投影原理，将0.0和1.0作为前后裁剪面的深度坐标。
因此两次调用gluUnProject()可得到视图体前后裁剪面上的两个点，也就是屏幕上点的两个三维坐标。
对于矩形拾取而言，判断点是否位于矩形体中比较简单，可以选取每个空间点，判断点的坐标是否位于矩形盒三个方向的极限范围内，如果满足条件，则可认为该点符合条件，被拾取到了，并高亮显示。
CATIA-V5快速曲面重建PPT课件
© 1997 – 2001 DASSAULT SYSTEMES
Planar sections Scan creation - Sections
Cut by parallel planes or perpendicular to a drive contour Main planes, existing plane or defined by using compass Impose a fixed step or a fixed number of planes With one or two limit curves Dynamic on polygon data Result is scans or curves Full control of curve smoothing parameters
-4
© 1997 – 2001 DASSAULT SYSTEMES
Quick Surface Reconstruction – V5R11 Assessment
Product overview & positioning reminder Main competitors (See also DSE section)
-5
© 1997 – 2001 DASSAULT SYSconstruction – V5R11 Assessment
Cumulative assessment as of V5R10
Breakthrough (What makes it unique compared to competition)
© 1997 – 2001 DASSAULT SYSTEMES
-8
Shapes are different, and need different approaches
最新catia曲面快速重建
12
修整 scans scans (2/2)
Define the continuity level between two consecutive curves
Remove a splitting point
13
Define the angle value
Define the compass orientation
9
Using isoslope computation (2/2)
Creation of the isoslope scan
Split of the polygon by the isoslope scan
Define the maximum length of the created curves (optional)
17
Cleaning contour
Select the curves to process
Impose the function to create a closed contour if necessary
15
Creating a 3D curve (3/3)
Define the tangency direction at a point using the green circles
Make the curve tangent to the neighbour curve
Define the maximum number of spans for each curve
Define a smoothing factor if necessary
Define an angle value for automatic splitting Define manually splitting points on the scan
曲面特征建立课件
实例：QUMIANHEBING.PRT QUMIANHEBING1.PRT
曲面特征建立
22
§6.3 基本曲面的操作
七.曲面的修剪
菜单：编辑|修剪，工具按钮 可以使用曲线（投影曲线等）、平面（包括基准面）、曲面或面组来修剪选 定的曲面 或 曲线。
只有选择了平面、 曲面或面组作修剪 参照才可用
注：第一次建立曲面，必须先建立一个默认基准面。
曲面特征建立
8
§6-1曲面特征基础
七.曲线在曲面上的投影 1.[编辑]|[投影]
垂直于投影曲面
沿方向（需要方向参照）
曲面特征建立
9
§6-1曲面特征基础
七.曲线在曲面上的投影 2.[编辑]|[换行（包络）]
绘制投影曲线、选择投影曲面、确定方向，相当于将曲线绘制和 投影一次完成 需要折弯的曲线在曲面上的投影时，需在草绘中绘制坐标系，然 后在投影的“原点”中选择“草绘器坐标系” （如下图直线在圆 柱面上投影出图示的曲线） 。
曲面特征建立
25
§6.3 基本曲面的操作
八.曲面的延伸
菜单：编辑|延伸，延伸曲面边界，生成新的曲面 步骤：先选择要延伸的边，然后打开延伸命令
延伸类型：
➢ 【至平面】将曲面的边延伸至指定的平面
➢ 【相同】建立的延伸曲面与原始曲面具有相同的类型，如平面、 圆柱面、圆锥面或样条曲面等
➢ 【切线】建立的延伸曲面与原始曲面相切
曲面特征建立
5
§6-1曲面特征基础
四. 颜色（系统颜色为PRO/E WILDFIRE方案，且曲面为非着色显示时）
• 黄色：代表曲面的边界线，其意义为该黄色边的一侧为此特征的曲面， 另一侧不属于此特征的面
catiav完全教程
第七章 曲面生成及编缉CATIA 提供了以下几种曲面工作台（主要曲面生成工具） ： Wireframe and Surface （WFS ） FreeStyle Shaper & Optimizer （FSS ） Generative Shape Design （GSD ）第一节 基本曲面生成方式进入菜单Insert -> Surfaces (Wireframe and Surface)Extruded Surfaces 拉伸面沿着给定的方向拉伸轮廓线产生曲面。
Surfaces of Revolution 旋转面 绕一根轴旋转轮廓线产生曲面。
Offset Surfaces 偏置曲面Swept Surfaces 扫描曲面将轮廓线沿着它法平面内的spine 曲线扫描产生一个曲面，同时考虑其它用户定义的参数（如引导线及参考元素）。
Lofted Surfaces 放样曲面将一条或两条二维截面线沿着一根计算出的或者用户定义的spine 线扫描产生一个放样曲面。
进入菜单Surface Creation (FreeStyle Shaper & Optimizer)Planar Patch 产生平面面片3-Point Patch 过三点产生一个曲面4-Point Patch 过四点产生一个曲面Geometry Extraction 在曲面上产生一个面Blend Surface 在曲面之间产生拼接曲面Styling Fillet 在曲面之间产生导角Extrude Surface 拉伸一个曲面Fill 在曲面之间填充产生面进入菜单Insert -> Surfaces (Generative Shape Design)Extruded Surfaces 拉伸面Revolution Surfaces 旋转面Offset Surfaces 偏置面Swept Surfaces 扫描面Fill Surfaces 在许多曲面边界之间产生一个填充曲面Lofted Surfaces 产生放样曲面Extracting Geometry 从已有几何元素（曲线，实体等）抽取几何元素第二节 扫描面 SWEEP SURFACE1．沿一或两根引导曲线（其中一根曲线为 spine 线）生成扫描面。
(完整版)CATIA逆向教程
CATIA 逆向教程1. 引言CATIA 软件在造型风格、车身等方面具有独特的长处，使用自动化的多表面曲率与切矢管理，可帮助用户快速进行风格造型和曲面造型。
目前，CATIA 发布了第6 版本。
一些著名汽车制造商如Renault 、Toyota 、Kar2man 、Volvo 、Chrysler 等已经100% 的切换为CATIA 设计，并且被各国的汽车零、部件供应商所认可。
CATIA 事实上已成为汽车行业CAD 软件标准。
CATIA 的数字化外形编辑器(Digital Shape Editor ，DSE) 、快速曲面重建(Quick Surface Reconstruction ，QSR) 以及创成式外形设计模块(Generative Shape Design ，GSD) 是强大的逆向开发工具。
它们能完成点云读入、输出、编辑以及曲面快速而便捷的重建。
本文介绍以CATIAV5 的DSE 、QSR 和GSD 模块为零件逆向开发基本过程。
2. CATIA 逆向步骤利用CATIA 逆向的方法很多，但总的来说可分三种典型的方法，下面就各方法详细说明。
2.1. 预处理各方法虽然不一样，但是起点是相同的，那就是对点云的处理。
处理点云的步骤如下：2.1.1. 导入常规的几种点云类型catia 都可以导入，在CATIA V5 中的DSE 模块中，通过Inset/Importcloud 导入零件的点云。
在导入过程中导入过程中可以用鼠标移动6 个绿色的控制点，改变导入点云边界，过滤一些无用的点( 即降噪) 。
2.1.2. 过滤选择Insert/Cloud Edition/Cloud Filter ，利用Adaptative 选项能将曲面变化小的地方过滤较多的点，而变化大的地方过滤较少的点，使特征变得更明显。
该值越大则过滤掉的点越多。
2.1.3. 删除通过Insert /Cloud Edition /Remove Point ，进一删除扫描过程中边界部分的误点和缺陷点。
catia曲面快速重建PPT课件
Define the analysis type
Real-time display of curvature value at cursor position
Iso-curvature display
10
创建曲线
修整 scans 创建 3D 曲线 修剪不相交曲线 清理轮廓
11
修整 scans (1/2)
通过修整 scan创建曲线
定义精度
Define the order of each curve’s span
Define the maximum number of spans for each curve Define a smoothing factor if necessary
Remove a splitting point
13
Creating a 3D curve (1/3)
Define creation option: Constraint point to snap it on the digit
Remove a point
Add a point
Select points on the cloud
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
创建Scans－使用曲率分析(2/3)
Define a filtering value
Filtering value set to 0
Filtering value set to 500
7
创建Scans－使用曲率分析(3/3)
Creation of isocurvature scans
(参考)基于GeomagicStudio的曲面重构过程
曲面重构处理流程姓名：学号：班级：11材型（卓越）-1班时间：2014年12月目录一、点处理阶段 (2)二、多边形处理阶段 (7)三、参数化曲面 (11)一、点处理阶段1. 打开素材文件。
启动Geomagic studio12软件后，点击→【打开】选择“swug3-1”文件如图。
图 12. 着色。
点击点工具栏的，系统将自动计算点云的法向量，赋予点云颜色。
图 23. 断开组件连接。
点击点工具栏的断开组件连接图标，弹出选择非连接选项的对话框，在“分隔”选择“低”，然后点击确定。
图 3退出对话框后按Delete删除选中的非连接点云。
图 44. 选择体外孤点。
点击点工具栏的体外孤点图标，弹出体外孤点对话框，将敏感性设置为100。
图 5点击应用后确定，按Delete删除选中的红色点云，该命令使用3次。
5. 手动删除。
点击矩形选择工具图标，进入矩形工具的选择状态，改变模型的视图（按住中间旋转），在视窗点击一个点，按住鼠标左键进行拖动框选，如图所示。
图 6按Delete删除选中的红色杂点。
图 76. 减少噪音。
点击点工具栏的减少噪音图标，进入减少噪音对话框，点击应用后确定。
该命令有助于减少在扫描中的噪音点到最小，更好地表现真实的物体形状。
造成噪音点的原因可能是扫描设备轻微震动、物体表面较差、光线变化。
图 87. 统一采样。
点击点工具栏的统一采样图标，进入统一采样对话框，在输入中选择绝对间距里输入0.2mm，曲率优先拉到中间，点击应用后确定。
在保留物体原来面貌的同时减少点云数量，便于删除重叠点云、稀释点云。
图 98. 封装。
点击点工具栏的封装图标，进入封装对话框，直接点击确定，软件将自动计算。
该命令将点转换成三角面。
图 10二、多边形处理阶段1. 打开素材文件启动Geomagic studio12软件后，点击图标，打开文件”swug4-2”。
图 122. 填充孔点击多边形工具栏的选择填充单个孔图标，右键点击空白处，选择“选择边界”，再点击绿色边界，系统将选中边界并往内扩张（左键点击一次则扩展一次）。
catia曲面快速重建
如果已知曲面的特征值， 可以输入值，精确控制所 建曲面 旋转方向
控制大小
18
创建自由曲面 (1/5)
精度控制
阶数控制
19
创建网络曲面
网络曲线 点云
精度控制
阶数控制
20
自动创建曲面
点云
精度控制 分片设置， 值越大，与 点云贴合程 度越好
21
CATIA 逆向工程
曲面快速重建
Quick Surface Reconstruction
1
用户界面
2
一般过程
数字模型 创建 Free Form surfaces
拉伸曲面
修剪
倒角
3
一般过程（另1）
数字模型
4
一般过程 (另2)
建扫描线
建立曲线
打断
建立曲面
5
创建Scans－使用曲率分析
可以辅助分析曲率及半径
6
斜度分析
指定角度值
指定罗盘方向
7
建立扫描线
定义精度
定义最大阶数
定义最大段数
在关键点位添加控制点
8
建3D曲线
插入，移除，约束
可以对控制点进行编辑
9
打断曲线
添加曲 线
指定空间最大的打断距离
10
调整节点
添加曲线
调整最大的距离
调整最大的角度
11
分割曲线
裁剪元素
被裁剪元素
12
封闭轮廓
要封闭的元素
自动控制相切 调整最大的角度
13
网络曲线
调整最大的角度
创建网络曲线的 添加及去除
自动控制相切
相交点的控 制精度
14
网络曲线（ 续 ）
PROE破面修复的简单教程-
PROE破面修复的简单教程-PROE破面修补一修复曲面组边界(fix the Quilt Boundaries)使用修复曲面组边界(fix the Quilt Boundaries),将曲面组的几乎相切的多段边界用一条边界来取代,指令如下:1.选择Feature-->Redefine,然后选择输入的曲面,弹出REDEF IMPT菜单.2.选择Heal Geometry-->manual-->Fix Bndries-->Fis Quilt Bndry,系统会检查所有的黄色单侧边界,并以高亮橙色显示哪些边界段由多段几乎相切的边界组成, 它们的端点会以红色显示,Fix Quilt BNDRY菜单有如下选项:==>Unsel chain-选择你不想让系统修复的边界,以高亮红色显示.==>Done-继续当前选择.==>Quilt-退出当前选择并返回REDEF IMPT菜单.3.选择Don,系统开始修复所有的高亮边界,除了那你已移除的边界.编辑边界(Edit Boundary).1.选择Feature-->Redfine,然后选择输入面特征,便会弹出REDEF IMPT菜单.2.选择Heal Geometry-->Fix Bndries-->Edit Bndry,然后选择你想编辑边界的面,弹出EDIT BNDRY菜单,并且同时弹出一个具有如下选项的CHAIN OPT菜单.Select All-->选择所选的面的所有封闭环边界.From To-->选择在曲上的两个端点间的边界.3.从CHAIN OPT菜单中选择一个选项,要编辑边界的曲面的边界链会以红色显示.4.从EDIT BNDRY菜单中选择一个选项.5.从EDIT BNDRY菜单中选择一个选项.6.选Sel Surface以编辑另一曲面,或Done/Return以完成.EDIT BNDRY菜单项Creat--弹出CREATE菜单,在曲面上创建一条新的边界链.Modify--弹出Modify菜单,更改边界链.Display Domain--允许你以纲格显示区域曲面.Delete--从边界链中移除一条边界,选择边界链的两个端点或选择橙色边界.你必须用一个开放边界链来取代一个开放边界链,用一个封闭的边界链来取代一个封闭的边界链.Combine(组合)-选择两条边界链以组合成一条边界链.Undolast-复原上次的EDIT BNDRY菜单的操作(例如,创建,修改,删除或组合(Combine)).Preview-在执行指行前显示更改的结果.Geom Check-获得对有问题区域的有关信息.创建一条边界链如果你在EDIT BNDRY菜单中选择了Create,则一个具有如下选项的创建菜单会弹出:Project-通过将一个曲线或边界链投影到曲面以创建一条边界.Make Isoline-通过创建一条通过参考点的ISO线来创建一条边界.如果你选择了这个选项,会在参考点出现一个红色的箭头,指向一个可能的ISO方向,并弹一个ISO DIR菜单,它的选项如下:ACCEPT-接受显示的方向Next-反向红色箭头Comnect-通过连按两个或更多的点来创建一条边界.Insersect-用一个选择曲面与另一曲面面相交产生的交线创建一条边界.修改现有的边界链如果你在EDIT BNDRY菜单中选择修改(Modify),便会弹出MODIFY EDGS菜单,它具有如下选项:Straighten-用一条简单的面点边界来取代一条边界链.Marge Edges-将子链合并成一条连续边界,选择整个边界链的边界或两个端点以定义边界链的范围.Move Vertex-将一个边界链的端点移到一个新的参考点,在该点的边界会被拉直并且原先定义的边界相切条件亦会被移除.Set Tan Gond-设置或改变边界的相切条件.边界的起点和终点会用相应的箭头来标识.会弹出一个MODIFY EDGS菜单,它具有如下选项:==>Start-在边界的起点处定义相切.==>End-在边界的终点处定义相切.==>Tangent-点使边界在选择端点处与参考相切.如果有几个可能的参考可以和边界相切,则系统会高亮显示其中一条并弹出一个Choose菜单.使用Next和Preuious 以选取可能的参考.然后选择Accept,并在DIRECTION菜单中选Flip或OKay所指定相切的方向.==>Normal-使边界在选择端点处与参考垂直,选择参考和方向的过程与相切的差不多.==>Free-移除边界在选择端点处的相切或垂直条件.==>Divide-将边界在选择点处分成两段,在分成的两子链间没有定义相切条件.二关于修整输入几何在你从其它CAD系统输入几何前,你先要通过以下方法以确保转换的精度:设定合适的配置选项.选择合适的绝对精度以确保转换的成功.绝对精度是基于零件尺寸和需要保留的输入特征中的最小的边. (Absolute accuracy)当你输入几何后自动或手动修整曲面.如果需创建Pro/E参数化几何来缝上间隙或孔,则将这些特征(Collapse)收缩入输入特征以便封闭输入几何.自动或手动修整.自动修整功能可在需要最少的用户干涉下通过重构线框(wirefrome)面来修补曲面组,其结果是得到的几何具有较高精度和一致性,但会有可能改变了输入曲面的参数.如果你需要保留某个输入面的参数,用Manual>FixBndries菜单里的Zip Gaps(缝上间隙)或Edit Boundary(编辑边界).收缩几何(Collapseny Geometry当自动或手动修整曲面后,在输入特征也许有丢失的面块或遇到不可修复的几何, 当删除这些不可修复面并再创建丢失的几何时,可使用Collapse Geometry(收缩几何来将参数几何收入输入特征).收缩几何的特征选择方法特征如曲面组.曲线.基准曲线.基准面.基准点,和基准轴都可以收入到目标输入特征.实体(Solid)和组/陈列特征及在输入特征前创建的几何不能收入.当将选择的特征收缩后(Collapsed),它们便会在特征列表(Feature list)及模型树中删除.如果选择的特征有孩子,你能需选择是将附属的特征加入到目标或以后再处理.手动复位义输入特征我们建议你按如下步骤来进行手工复位义输入特征.在这个过程中,你应经常储存你的工作,如果有的曲面不能以这个工具修补,将它们放到一个层中并隐藏起来.1.选择要复位义的输入特征.2.分辩出不可修复的曲面(如自相交曲面,重合面,非正确几何曲面等).3.选择(Geom checks(几何检查)及注意诊断,修复溢出几何(Overlapping)及重合几何(Coincident geometry).4.选择Heal Geometry>manual?Fix Bndries>Zip Gaps,弹出Sel Chain菜单.5.用如下方法选择要缝合间隙(Zipping gaps)的单侧边界Auto Select(自动选取),你也许要改变MaxCtapDist的值(渐变),来获得更准确的结果.6.选择Zip Gaps(缝合边界),查看结果并决定是否接受纲格显示的曲面.7.选择Geom Check(几何检查)和注意诊断(diagnostic)根据在Geom Checks中的建议修复溢出(Overlapping)或自相交(self inlesecting曲面).8.选择(Heal Geometry>manual>Fix Bndries>Edit Bndry.9.编辑面块的边界以利于曲面组的相交和闭合.10.选择Geom checks及注意诊断,修复溢出几何,自相交和非法面块及顶点问题.11.选择Heal Geometry>Manual>Fix Bndries>Fixvertices以自相交校正坏端点.12.选择Heal Geometry>Manual>Fix Bndries>Fix Tangency以自动修复面的边界的相切,如果自动选不上用手工选择.13.选取Geom Check并注意看诊断,除了和曲面组边界有关的外应没有几何检查,但如果它们依然存在,按Geom check里所建议的方法对它们进行修复.14.选择Heal Geometry>manual>Fix Bndries>Edit Bndry来消除余下的几何检查(Geom checks).15.选取Heal Geometry>manual>Fix Bndries>Edit Bndry来消除余下的几何检查(Geom checks).16.如果在曲面组中有洞,选取REDEF IMPT>Collapse Geom以将它们封上.三修复输入特征的建议工具及途径.以下的技术对你修复有少量不可修复问题几何的输入特征有很大帮助.0 使用分析工具获得有关问题几何的有关信息.要高亮显示参数有问题的曲面,可将曲面用纲格显示.如果U和V方向的纲格在曲面上是几条平行的,这便是一个具有坏参数的小曲面.要获得Max Gap Dist值的准确设置值,可以量度曲面边界和顶点的距离.0 如果以某个特殊的几何没有几何推测(Geom check).将问题区域分离出来,用修复边界(fixing edge)来每个修复,如果还有问题,按如下步骤进行.0 如果在某部份区域有曲面溢出,但又需保留它们,则.使用Edit Boundary来创建一个公共边.0 如果用Fix Bndries(修复边界)不能修复一个边界或顶点:将沿边界的一个曲面移除,并用Pro/E创建一个参数特征,再用新面和输入特征后合并.要分清要移除的曲面,你需用分析工具(Analysis)来获取没有问题边界的有关信息.你应将有最差不连续且最易再创建的曲面删除.0 如果不能输入某个曲面用相邻的边界再造一个面.0 合并独立的曲面组曲面或合并(merge)能将曲面组合并为为一个曲面组,当使用这个功能时,你不能合并曲面组的一条内部边.也就是说,你不能将一个曲面组与它自己合并.然而,在使用了Jion Surfs后,在模型中依然有黄边出现,则黄边有可能便是曲面组的内部边界(Interal),因此你便不能用Surfaces 和Merge.SEL CHAIN菜单选项Auto Select选项根据MaxGapDist或MaxDihedral的值对所有的有问题边界进行自动选取,当正在选取时,系统会给你提示进度及一个Stop(停止)标记.使用stop标记你可在选择过程的任何时候中断它.一旦选择完成后,所选的边界便会以高亮的蓝色显示,你可以用Sel Chain, Single或chain手工增加更多的边界.如果你对选择的结果不满意,你可重设选择的标准值并再次使用Auto Setect,随着选择范围的最大值的增加,在选择中会导致更大的间隙(在缝上间隙时)或更大的二面角(在修复相切时)都会被选上.MAZ V ALUE菜单选项Default(缺省)-使用缺省值.Enter-在缝合间隙(Zipping gaps)中可使你输入希望的边界或顶点间的间距,在修复相切中(fixing tangency)中则为最大的二面角.修补破烂面的边界.有时候输入的特征会出现有一大堆问题,如形态架构不一致(inconsistencies);点线未校齐(misalignments);或者几何图素不连续(discontinuties in geometric enties).PROE提供有解决上述问题的方法.其一:在输入特征时,利用配置文件-- (config.pro)的设置修补某些问题边界,其二:重新定义特征,手动整理修补破烂面一.config.pro的设置有如下选项:fix_boundaries_on_import yes缝合裂缝以及相切性校正.intf3d_in_close_open_boundarie) yes连接现存边界的终点补齐开放的面二.重新定义特征修补破烂面的边界.步骤:Feature-->Redefine-->Heal Geometry-->Manual-->Fix BndriesFix Options菜单有如下选项:Zip Gaps:合拢面与面之间的裂缝以便面能够相连接.Fix Tangency:使面沿被选择的边界相切.只能在小角度(小于10o)范围内定义相切,另外,系统不会自动选择有裂缝的边界进行相切处理.使用此选项的好处是在曲面组中是真正的缝齐并有确定的端点.Fix Quilt Bndry:将一多线段的曲面组边界整合成单一边界.但是只有相切的线段才有可能合并.Edit Bndry:手工调整某一曲面的待修理边界.Fix Vertices:移动顶点以便更好的对齐.1.删除与移除曲面.修补边界之前,可能需要删除(Delete).移走(Exelude)某些几何图素.删除了的几何图素,如点,基准面,基准曲线,或曲面,是不能够再次恢复的.如果想undo,只能取檔.移除曲面(Excluding Surface)的作用是使某些相交的曲面移走,成为单个不相交曲面,曲面边界显示为黄色.图del_excl_surf-1图del_excl_surf-2有些情况下,删除一个面,再重新做一个面,比调整边界,缝合裂缝来得更迅速.漂亮.但是,删除的面尽量选平面,以避免图形失真.2.缝合裂缝以及定义相切.Zip Gaps的基本步骤:1).Feature-->Redefine输入的特征.2).Meal Geometry-->Manual-->Fix Bndries-->Zip Gaps-->Sel chain.选择想要缝合的曲面的边界,Done Sel,Done;接着选择另一组边界,Done Sel,Done.这时系统会显示最大裂缝值,以及曲面角度值范围.这条信息很重要,能够确定最大裂缝距离(Max Gap Dist)是否要增大.如果显示为"Gap within tolerance",就没有必要加大Max Gap Dist.如果显示Maximum gap:*.**",那幺不调整Max Gap Dist 值超过此值,系统不会缝合裂缝.3).Zip Gaps-->Accept.如果Accept,裂缝合拢,并不可undo. Fix Tangency步骤基本如上.只不过MaxDihedral值代表两曲面在边界处的最大角度.Max Dihehal范围从0。
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第七章曲面快速重建（QUICK SURFACE RECONSTRUCTION）CA TIA V5 曲面快速重建（QUICK SURFACE RECONSTRUCTION）模块为重建不论是否具有机械几何特征的曲面提供了一种快捷易用的手段。
曲面快速重建（以下简称QSR）不仅可以构造诸如不具有平面、圆柱面和倒圆角特征的自由曲面，还可以构造包括自由曲面在内的其他具有机械特征如凸台、加强筋、斜度和平坦区域的特征曲面。
使用QSR模块可以直接依据点云数据重建曲面，也可以将原有实体修改后通过数字化处理成点云数据利用QSR重建原有的CAD模型上需修改的曲面。
QSR模块可以让设计者决定是注重重建曲面的效力还是重建曲面质量或两者都综合考虑以满足不同需求。
QSR构造的曲面还可以有参数以适应修改的需要。
x.1 相关的图标菜单CA TIA V5的曲面快速重建模块由如下图标菜单组成：点云编辑菜单（Cloud Edition）、扫描线创建菜单（Scan Creation）、曲线创建菜单（Curves Creation）、轮廓清理菜单(Clean Contour)、曲面创建菜单(Surface Creation)、几何操作菜单(Operations)、变换菜单(Transformations)以及分析菜单(Analysis)。
x.1.1 点云编辑菜单（Cloud Edition）Activate 激活点云x.1.2 扫描线创建菜单（Scan Creation）Project Curves 创建投影扫描线Planar Sections 创建平面截面扫描线x.1.3 曲线创建菜单（Curves Creation）3D curve 创建空间曲线Curve from Scans 由扫描线创建曲线Intersection 创建交线Projection 创建投影线x.1.4 轮廓清理菜单(Clean Contour)Clean Contour轮廓清理x.1.5 曲面创建菜单(Surface Creation)Basic Surface Recognition 特征曲面识别Power Fit 智能拟合Loft Surface 创建放样曲面x.1.6 几何操作菜单(Operations)Join合并几何元素Extrapolate延长曲线/曲面Split 切割曲面或线框元素Trim 修剪曲面或线框元素Curves Slice 曲线分段Edge Fillet曲面棱线倒圆x.1.7 变换菜单(Transformations)Translate移动几何体Rotate转动几何体Scale缩放几何体Symmetry对称几何体x.1.8 分析菜单(Analysis)Curvature Analysis曲率分析Slope Analysis 斜度分析Distance Analysis 距离分析Connect Checker 曲面连接性检查x.1.9 点云显示菜单(Cloud Display Options) Cloud Display Options 点云显示x.2 QSR功能介绍本节将详细地介绍相关的功能及各功能在实际造型中的应用。
x.2.1 点云编辑菜单（Cloud Edition）点云编辑菜单里只有一个命令即激活点云(Activate)。
此命令用来直接选择点云元素（如点、扫描线、点云）或利用两维、三维圈定部分点云作为当前工作点云。
x.2.2扫描线创建菜单（Scan Creation）x.2.2.1 创建投影扫描线(Project Curves)创建投影扫描线是将一根或一组曲线沿指定方向投影至点云生成扫描线。
x.2.2.2 创建平面截面扫描线(Planar Sections)创建平面截面扫描线是将指定数量的平面与点云相截得到的扫描线。
x.2.3 曲线创建菜单（Curves Creation）x.2.3.1 创建空间曲线(3D curve)空间曲线可单独在三维空间或几何体上创建，也可在两者之间混合创建。
当空间曲线所依托的几何元素修改时，空间曲线会自动更新。
x.2.3.2由扫描线创建曲线(Curve from Scans)点击，出现以下对话框：创建模式 (Creation mode)下有光顺模式（Smoothing）及插补模式（Interpolation）两个选项可选：光顺模式（Smoothing）：曲线光顺通过两极点之间所有的点。
若选中该模式，则对话框内参数(Parameters)里各参数可调节。
精度(Accuracy):此数值控制曲线与点之间的最大误差。
若生成的曲线符合精度要求，则以绿色背景显示误差值，反之，则以红色背景显示误差值。
阶数(Degree)：此数值控制生成曲线的控制点的数目。
分段数(Number)：此数值为生成曲线的最大分段数光顺参数(Smoothing Factor):若数值为0，则不进行光顺操作。
增加数值则提高曲线的张紧度。
选择扫描线，点击Apply按钮，系统显示临时生成的曲线，分别调节以上参数再次点击Apply按钮检查生成的曲线质量，系统依次以阶数(Degree)、精度(Accuracy)、分段数(Number)为优先次序相互影响生成曲线的质量，点击OK按钮完成命令。
分割角(Split):当生成的曲线夹角达到此数值时，曲线被分割成两段。
插补模式（Interpolation）：曲线是依据扫描线以插补方式生成。
若选中该模式，则对话框内参数(Parameters) 里各参数不可选。
可以在扫描线上选择点将生成的曲线在选择点处断开，断开点处缺省的约束是点连续(Point)，可以点击绿色区域选择相切(Tangent)，第二次点击则又为点连续(Point)。
使用弹出菜单可删除断开点(Remove Split)（包括生成曲线的端点即Ext点）及改变约束方式。
x.2.3.3创建交线（Intersection）点击，选择两元素，在结果(Result)里选择生成交线的方式。
x.2.3.4创建投影线（Projection）命令可将点沿法向或指定方向投影到曲线及曲面上或将曲线沿法向或指定方向投影到曲面上。
x.2.4 轮廓清理菜单（Clean Contour）轮廓清理菜单下只有一个命令即轮廓清理。
用此命令可将一组相交或不相交曲线或曲面边界形成封闭或不封闭的轮廓。
点击，出现以下对话框：选择曲线或曲面边界，此时选中的曲线同时显示缺省的约束（自由Free 或固定Fixed）。
点击绿色区域可直接改变约束种类，也可用右键弹出菜单选择所需约束。
若需去除对已选曲线的选择，可直接点击此曲线或在对话框中的选择元素列举栏内(Elements Supports List)选中要去除的元素名称，右键弹出菜单点击Remove。
轮廓清理命令将按以下计算方法并参考曲线约束状态对所选元素进行处理：1）假如两曲线之间的最小距离点在两曲线之间且不是端点，则两曲线连于此点或假想交点：2）假如两曲线之间的最小距离点是两曲线端点，系统依两曲线长度权重自动产生一最小距离点，并依此点将两曲线相连3）假如两曲线之间的最小距离点其中之一是一条曲线的端点，系统将此曲线端点移至另一曲线相应的最小距离点处。
在对话框中选中封闭轮廓（Closed Contour）, 则按上述原理在最小距离点处裁减曲线后自动形成封闭轮廓。
自动相切约束（Automatic Tangent Constraint）选项选中是指当这些曲线在端点与生成曲线相切的角度低于最大相切角度（Max Angle G1）时强迫生成相切曲线。
点击OK完成，系统将原有曲线隐藏，生成新的轮廓线。
若结果不符合要求，可尝试使用将曲线打断后再使用此命令。
x.2.5 曲面创建菜单(Surface Creation)x.2.5.1 特征曲面识别(Basic Surface Recognition)点击，出现如下对话框：在生成方法(Method)中依次有平面(Plane)、球面(Sphere)、圆柱面(Cylinder)、圆锥面(Cone)及自动生成(Automatic)选项。
首先依据点云形状选择合适的生成方法种类，亦可选择自动生成(Automatic)。
点击平面，可定义法线和通过点；点击球面，可定义球心点和球半径；点击圆柱面，可定义圆柱半径、圆柱轴线方向中心；点击圆锥面，无选项可选；点击自动生成，只能定义平面最大误差(Plane error max)。
选择需生成曲面的点云，点击Apply，生成曲面。
若在生成方法(Method)中选择的是平面、球面或圆柱面，还可直接在对话框中选择要更改的参数，系统将按输入值给出结果。
假如生成的是平面，可用指针对其延伸（沿箭头）及旋转（沿圆）假如需要改变生成曲面大小，也可双击生成的曲面对其编辑。
x.2.5.2 智能拟合(Power Fit)点击，出现以下对话框：1）选择点云和经处理得到的轮廓，系统给出三个选项：受约束曲面(Constraint)：计算出的曲面通过轮廓并符合约束条件；裁减曲面(Trim)：轮廓线投影到计算出的曲面上并将其裁减；选择区域内曲面(Selection)：以轮廓线内的点云计算曲面。
选择其中一个选项。
2）假如有初始曲面用于辅助要生成的曲面，可点击初始曲面(Init Surface)选项。
3）点云误差(Point Gap)控制生成的曲面与点云的最大误差，此数值可调节。
4）梳状线显示误差(Spikes Deviation)选项打开表示计算出的曲面以梳状线显示其误差值。
初始值等于点云误差(Point Gap)值。
5）点击More >>, 出现跨距(Span)选项即阶数(Deg)和面片数(Number)以及间距选项G0和G1等选项。
阶数(Deg)表示在某方向上控制点的最大数目，数值从5到15。
面片数(Number)表示计算曲面的最大面片数，缺省值为64，最大为256。
G0表示生成的曲面与边界线的误差值，缺省值为1。
G1表示两相邻曲面的相切误差值，缺省值为0.5。
半径(Radius)：当点云跳点较多时，很难达到生成的曲面都通过点云和轮廓。
可以通过指定半径值将以选定曲线为中心的管状区域内的点过滤掉。
张量(Tension)：数值从0至4，较高张量值可得到较为张紧的曲面。
状态(Statistics)：显示生成曲面与点云符合设定误差值的百分比。
6）点击Apply生成曲面。
x.2.5.3 创建放样曲面(Loft)点击，出现如下对话框：选择两条以上截面线，或同时选择导线完成。
x.2.6 几何操作菜单(Operations)x.2.6.1 合并几何元素(Join)该功能用于合并曲线或曲面。
x.2.6.2 延长曲线/曲面(Extrapolate)该功能用于将指定的曲线/曲面延长一定的长度x.2.6.3 切割曲面或线框元素(Split)该功能用于将一个或几个几何元素去切割另一个几何元素。