CATIA是CAD/CAE/CAM一體化軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子電器和消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。CATIA在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對端的解決方案。

　　CATIA擁有強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)模塊，如：

　　(1)創(chuàng)成式造型(Generic Shape Design，GSD)：有完整的曲線操作工具和基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造工具，除可以完成曲線操作以外，還可以完成拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、邊界填補(bǔ)、橋接、修補(bǔ)碎片、拼接、凸點(diǎn)、裁剪、光順、投影和高級投影以及倒角等功能，連續(xù)性達(dá)到G2。

　　(2)自由風(fēng)格造型(Free Style Surface，F(xiàn)SS)：除包括GSD中的所有功能以外，還可完成如曲面控制點(diǎn)、自由約束邊界和去除參數(shù)等功能，達(dá)到汽車A面標(biāo)準(zhǔn)的曲面橋接、倒角和光順。

　　(3)數(shù)字曲面編輯器(Digitized Shape Editor，DSE)：可根據(jù)輸入的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣、編輯和裁剪，達(dá)到接近產(chǎn)品外形、生成高質(zhì)量的mesh小三角片體的要求。

　　(4)快速曲面重構(gòu)(Quick Surface Reconstruction)：根據(jù)輸入的點(diǎn)云數(shù)據(jù)或小三角片體，提供各種方式生成曲線，供曲面造型使用。

　　以上這些模塊都包括在Shape design & Styling模塊中。下面就以汽車后保險(xiǎn)杠為例，具體應(yīng)用CATIA軟件完成從點(diǎn)云數(shù)據(jù)到后保險(xiǎn)杠CAD造型的過程。

　　一、點(diǎn)云濾除

　　在逆向工程中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)數(shù)量非常龐大，數(shù)據(jù)之間沒有顯式的幾何拓?fù)潢P(guān)系，且含有大量無用數(shù)據(jù)，需進(jìn)行處理以減少點(diǎn)的數(shù)量外，也可以使用刪除和濾除的方法去除的多余噪點(diǎn)。后保險(xiǎn)杠的點(diǎn)云處理中，豎向的點(diǎn)云由于很不規(guī)范，方向變化較大，所以采用手工取點(diǎn)的方式處理，水平的點(diǎn)云則運(yùn)用了自動濾除的方式。點(diǎn)云處理后的結(jié)果如圖1所示。

　　二、創(chuàng)建曲線網(wǎng)格

　　根據(jù)先生成折線，再生成曲線的原則創(chuàng)建曲線，并藉此建立曲線網(wǎng)格。首先劃分出后保險(xiǎn)杠的邊界曲線，如圖2所示。

　　對于經(jīng)緯線方向的內(nèi)部曲線，采用自動生成的方法，均勻劃分出各條曲線。這樣，通過邊界曲線和經(jīng)緯線，就構(gòu)成了完整的曲線網(wǎng)格，如圖3所示。

　　三、曲面擬合

　　根據(jù)以上操作獲得的曲線網(wǎng)格，用“曲面擬合”命令重建曲面。在建立擬合曲面的過程中，對于邊角和曲率變化大的地方，適當(dāng)采用了如放樣、掃掠和橋接曲面等方法來實(shí)現(xiàn)曲面的重建。

　　四、曲面對稱

　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)是后保險(xiǎn)杠的一部分，要得到完整的曲面圖，還要利用后保險(xiǎn)杠的對稱性質(zhì)，將已經(jīng)得到的曲面進(jìn)行對稱處理。在點(diǎn)云數(shù)據(jù)的橫向右側(cè)邊界處選定中間對稱面，如圖4所示。對稱面要嚴(yán)格保證和點(diǎn)云數(shù)據(jù)及形成的網(wǎng)格曲面右邊界保持垂直，否則在對稱連接處將出現(xiàn)錯誤的折線。

　　以此對稱面為準(zhǔn)進(jìn)行對稱處理，得到完整的保險(xiǎn)杠曲面，如圖5所示。

　　五、曲面完成

　　各部分點(diǎn)云分別處理后，整體拼合修飾得到圖6所示的最后CAD模型。模型經(jīng)過工藝修改，利用CATIA自帶的編程模塊生成走刀加工NC代碼文件以后，就可以進(jìn)行下游的零件加工程序了。

　　六、結(jié)束語

　　目前，基于原型或?qū)嵨锏哪嫦蚬こ?，特別是對于沒有原始幾何信息的零件，因其快捷的開發(fā)方式，已經(jīng)成為完成零件精確幾何造型的重要手段。應(yīng)用CATIA軟件提供的逆向工程設(shè)計(jì)功能，可以大大提高零件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，降低制造成本。