CATIA逆向工程教程（图文教程）

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。

2.1.4. 铺面

对点云进行铺面处理，它是点云的三角片图像，主要是为了提高点云的可视性，以便于提高曲面造型的效率。选择Insert|Mesh/MeshCreation 进行铺面。如果有破洞存在，不能单纯增加Neigborhood的值，否则一些不该补的部分也会被铺成面可用Insert | Mesh | Fill Holes 完成破洞的手动修补。

2.2. 典型方法1

此方法适用于以大曲面为主、圆角特征明显的模型。如下图。

2.2.1.区分三角网格曲面

将三角网格去除圆角之后，剩下的就是各个大曲面。通过Insert /Cloud Edition /Activate 激活需要编辑的曲面网格。

2.2.2. 重建曲面

在QSR模块下，根据分割出来的曲面，利用Insert /Surface Creation/PowerFit做出曲面。

2.2.3. 扩展曲面

一般情况下，由于网格的局限，由PowerFit出来的曲面还不够大，需要用Insert /Operations/Extrapolat 对此面扩展。

2.2.4. 修剪曲面

当做好两个或多个曲面以后，就可以用Insert /Operations/Split 剪切曲面，这样可以使图面整洁干净，便于建模，最终可得到未倒角的模型。

2.2.5. 重建圆角

创建圆角特征，所建圆角要尽量贴合点云。

2.3. 典型方法2

此方法适用于以平面为主，具有明显机械外形的模型。这里的机械外形是指：平面、圆柱、球体、锥体。

2.3.1.区分三角网格曲面

将三角网格去除圆角之后，剩下的就是各个大平面和机械外形。同样也是通过Insert /Cloud Edition /Activate 激活需要编辑的曲面网格。

2.3.2. 重建曲面

在QSR模块下，根据分割出来的三角面，利用Insert /Surface Creation/Basic Surface Recognition ，可以快快速重建各种平面、圆柱、球体、锥体。

并且在创建这些图形时就可以改变图形的大小，无需再对图形进行扩展，加快了逆向的速度，但是需要设计人员准确判断图形的形状。下图就是平面和圆柱面为主。

2.3.3. 修剪曲面

同样，在做好两个或多个曲面以后，就可以用Insert /Operations/Split 剪切曲面。

2.3.4. 重建圆角

创建圆角特征，所建圆角也应尽量贴合点云。

2.4. 典型方法3

此方法主要针对以全曲面为主、外形复杂的模型。

2.4.1.  创建特征线

从零件具体结构特征出发，先用斑马线仔细分析点云的铺面(如下图所示)，进行曲面重构之前的合理规划。

划分曲面块的主要依据是零件的棱线以及面的曲率变化。特征线的创建方法很多，QSR模块Insert/Scan Creation/Planar Sections 提取部分特征线，用Insert /ScanCreation /Free Edges 得到点云边界线，还得利用Insert/CurveCration/Curve from Scan 来得到曲线，也可以直接用Insert/CurveCration/3D Curve在三角面上画出曲线。

2.4.2.  曲线分割

利用Insert /Operations/ Curves Slice 分割所画的曲线，这步很必要，对以后构建不同分片很有用。

2.4.3. 创建曲面

根据特征线利用netserface生成曲面，或者用powerfit生成曲面，曲面质量的好坏取决于上步所做的曲线，这步关键是要有好的线，而且线不宜过多。

也可利用利用GSD提供的扫掠(sweep)、混合(blend)等曲面造型功能生成特征面，再通过求交(join)、裁减(trim)、倒圆(fillet)等操作将各曲面片光滑拼接或缝合成整体的复合曲面。

3. CATIA逆向中应注意的问题

3.1. 误差问题

对于车身覆盖件，考虑到在冲压后的回弹以及拆卸时的变形，在曲面重建时应从整车装配工艺出发在保证曲面质量的前提下，要充分考虑零件之间的配合面问题，确保间隙和段差在合理公差允许的范围内，并且均匀一致。如果只追求完全忠实于零件，零件的制造误差和缺陷会不断带到建模中，从而导致逆向零件装配的不良。

3.2. 曲面重构问题

对于零件细小的结构可稍后考虑，先构建较大的面。大面可以分块，面与面之间可以用blend或者QSR模块中的powerfit方式连接。对曲率变化较小或者变化均匀的曲面，可将它当作一张曲面来构建。对于曲率变化不是很大的地方，直接由特征线建面(如用拉伸、扫掠和放样等功能)的精度比用powerfit更高。

4. 结语

基于CATIA的逆向建模技术已开始应用到新产品的开发、旧零件的还原和产品的检测中，它不仅还原实物原型，而且还能在此基础上进行设计修改，制造出新产品。