CATIA-破面特征丢失修补教程.ppt

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1、目录目录1修复助手导言修复助手导言1.1曲面修复的应用曲面修复的应用1.2拼合操作的要点拼合操作的要点1.3怎样选择拼合距离怎样选择拼合距离2工作平台介绍工作平台介绍2.1进入工作平台进入工作平台2.2用户界面用户界面2.3关于缝合修复的方法关于缝合修复的方法3模型分析模型分析3.1曲面片检查器曲面片检查器3.2曲面连接检查器曲面连接检查器4创建拓扑结构创建拓扑结构 4.1补救残缺曲面补救残缺曲面4.2曲面片光顺曲面片光顺4.3修复修复“坏坏”的拓扑结构的拓扑结构4.4校验自由边校验自由边5完整化拓扑结构完整化拓扑结构5.1修整自由边修整自由边5.2局部连接局部连接5.3缝合修复缝合修复5.4

2、局部缝合修复局部缝合修复修复助手导言修复助手导言曲面曲面修复修复的应用的应用拼合操作拼合操作拼合距离拼合距离曲面修复的应用曲面修复的应用外来数据外来数据:IGES,STEP,其它。其它。这些外来数据可能出现的问题这些外来数据可能出现的问题:精度没有控制；精度没有控制；合法标准有别于合法标准有别于V5；在转换过程中，数据质量逐级下降；在转换过程中，数据质量逐级下降；用户违反运作规程用户违反运作规程(丢失丢失,复制复制,)模具设计模具设计NC NC 加工加工快速成型快速成型工艺模型设计工艺模型设计仿真仿真创建闭合模型创建闭合模型Healing（修复，缝合）（修复，缝合）：根据任何类型的数据，根据任

3、何类型的数据，创建符合创建符合V5建模规范的建模规范的 有有效闭合模型效闭合模型的过程和方法的过程和方法第一第一：在精度参数：在精度参数 merging distance 的控制下的控制下.比较所有曲面各边界是否足以成为共享边比较所有曲面各边界是否足以成为共享边.关于关于Join 操作的一些要点操作的一些要点(1/3)JOIN 是拓扑创建的主要命令，两个主要概念需要理解清楚。是拓扑创建的主要命令，两个主要概念需要理解清楚。d12 d 0.001mm(0.001为系统缺省公差为系统缺省公差):边共享边共享(几何封闭几何封闭)；0.001mm d merging distance:边不共享边不共享

4、,边界有残缺。边界有残缺。第二第二：在共享边界的情况下，需要所有要并合的曲面片具有一致的方向（方位）。在共享边界的情况下，需要所有要并合的曲面片具有一致的方向（方位）。曲面内藏着方向，如果方向不一致，则会出现问题。曲面内藏着方向，如果方向不一致，则会出现问题。12PROBLEM:曲面边界模糊，曲面边界模糊，不能够摘选出共享边界。不能够摘选出共享边界。PROBLEM:如果方向不一致，会出现问题。如果方向不一致，会出现问题。问题问题 1:曲面边界自交曲面边界自交大多数情况大多数情况:曲面呈尖细区域。曲面呈尖细区域。尖细区域的棱边由于不可能求得公共顶点，所以被认为是双重的。尖细区域的棱边由于不可能求

5、得公共顶点，所以被认为是双重的。解决这种情况需要减小合并距离解决这种情况需要减小合并距离merging distance。不正确的边界不正确的边界(隐藏显示也是不正确的隐藏显示也是不正确的)边界中有非常小的曲线边界中有非常小的曲线(引发多顶点引发多顶点)不支持拓扑不支持拓扑(例如例如:曲面位于封闭曲面上曲面位于封闭曲面上)关于关于Join 操作的一些要点操作的一些要点(2/3)在输入数据中，另外的情形也可能存在在输入数据中，另外的情形也可能存在:问题问题 2:“坏坏”拓扑的例子拓扑的例子大多数情况大多数情况 :重叠重叠边界共享边界共享(d merging distance)方向设置一致方向设置

6、一致,但还是有含糊但还是有含糊(cusp or no cusp?)。如果选择的错误的方向如果选择的错误的方向,稍候就可能出现矛盾。稍候就可能出现矛盾。这种状况发生在减小这种状况发生在减小Merging distance 的时候。的时候。d12?这种状况不可能定义出一致的方向。这种状况不可能定义出一致的方向。123?例如例如,当加进第三个曲面做拼合操作当加进第三个曲面做拼合操作时，矛盾可能就出现了时，矛盾可能就出现了.关于关于Join 操作的一些要点操作的一些要点(3/3)其他情况其他情况:分不清楚内外侧分不清楚内外侧(著名的莫比乌斯著名的莫比乌斯 Moebius type)怎样选择怎样选择 M

7、erging Distance(1/2)必须考虑要连接数据的精度必须考虑要连接数据的精度:如果选择精确的公差如果选择精确的公差,而且连接有许多自由的面，就要花时而且连接有许多自由的面，就要花时间去修正它。间去修正它。还有，有时候选择精确的公差，连接操作会不成功还有，有时候选择精确的公差，连接操作会不成功(bad topology)另一方面，如果释放公差太大，某些间隙被隐藏但几何上还是有间隙，这样在以后的处另一方面，如果释放公差太大，某些间隙被隐藏但几何上还是有间隙，这样在以后的处理中会出麻烦。理中会出麻烦。例如：在零件加工时，间隙会引起明显的痕迹。例如：在零件加工时，间隙会引起明显的痕迹。别忘

8、记，间隙可以是别忘记，间隙可以是:或者或者:最后，连接将去掉所有小于合并距离的边。所以，如果合并距离太大，就会引发问题。最后，连接将去掉所有小于合并距离的边。所以，如果合并距离太大，就会引发问题。小曲线的抑制在后面可能产生无效曲面片小曲线的抑制在后面可能产生无效曲面片 (自交情形可能发生自交情形可能发生)。merging dist.=0.001mmmerging dist.=0.01mmmerging dist.=0.1mm适用技巧适用技巧:先选取较低的先选取较低的Merging distance值值产生产生“坏坏”拓扑时，适当增加拓扑时，适当增加Merging distance值值获得了拓扑

9、封闭的曲面后，应增大获得了拓扑封闭的曲面后，应增大Merging distance的值以消除缝隙；做一个新的的值以消除缝隙；做一个新的Join，不要修改刚刚生成的，不要修改刚刚生成的Join，以免，以免 产生自相交。产生自相交。如果使用如果使用Healing Assistant,不要增加太多距离值。不要增加太多距离值。要查明无效拓扑状况要查明无效拓扑状况(使用使用 surface connection checker)要闭合残余自由面要闭合残余自由面(Local Join,Local Healing)怎样选择怎样选择 Merging Distance(2/2)连接操作连接操作距离距离=0.00

10、1mm如果如果“坏坏”拓扑拓扑:增大距离增大距离Limit=0.01 to 0.05mm如果如果“坏坏”拓扑持续拓扑持续:分析问题分析问题 和和 修正问题修正问题如果自由面太多如果自由面太多:以更大的距离来创建连接以更大的距离来创建连接Limit=0.01 to 0.05mm如果有残余自由面如果有残余自由面:Analyse and close闭合模型闭合模型开始开始关于修复助手关于修复助手进入进入修复助手修复助手工作台工作台用户界面用户界面修复方法修复方法进入修复助手工作台进入修复助手工作台1-Start当前工作台当前工作台.2-Mechanical Design3-Healing Assis

11、tant用户界面用户界面Healing Assistant在下面有在下面有5个弹出菜单个弹出菜单,其他菜单来自其他工作台其他菜单来自其他工作台用用Healing Assistant 修复的方法修复的方法数据准备数据准备 =将所有要拼合的曲面放进一将所有要拼合的曲面放进一个几何集里面，个几何集里面，去掉不必要去掉不必要的曲面的曲面连接所有曲面连接所有曲面 给定公差给定公差 (例如例如：0.01mm)个别地检查所有曲面个别地检查所有曲面可选择可选择:测量曲面间的间隙，以测量曲面间的间隙，以评估输入数据的误差评估输入数据的误差可选择可选择:清除所有曲面的边界，清除所有曲面的边界，简化模型简化模型检查

12、检查“坏拓扑坏拓扑”状况状况修正有病的曲面修正有病的曲面修补修补“坏拓扑坏拓扑”分析自由边分析自由边闭合自由边闭合自由边创建几何体创建几何体如果曲面有病如果曲面有病如果如果“坏拓扑坏拓扑”如果如果 OK用用Healing Assistant 进行模型分析进行模型分析个别地检查曲面个别地检查曲面检查病态拓扑结构检查病态拓扑结构曲面片检查工具曲面片检查工具Face Checker(1/2)用途用途检查自相交（检查自相交（Self-IntersectionSelf-Intersection）、边界连续性（）、边界连续性（HoleHole）、细小表面（）、细小表面（Thin FaceThin Face

13、）。）。将不合格曲面隔离到一个新建的将不合格曲面隔离到一个新建的Geometrical SetGeometrical Set中，并自动修复自相交的元素（如中，并自动修复自相交的元素（如果能修复的话）。果能修复的话）。新建的新建的GeometricalGeometricalSetSet的名称的名称该选项只对自相交有效该选项只对自相交有效曲面片检查工具曲面片检查工具Face Checker(2/2)决定检查对象是曲面（决定检查对象是曲面（SurfaceSurface，默认）还是，默认）还是表面（表面（FaceFace，选中），若为表面，则自动从，选中），若为表面，则自动从曲面内抽取有问题的表面，将

14、其隔离、修复。曲面内抽取有问题的表面，将其隔离、修复。自相交自相交相邻两边界部分重合，间距小相邻两边界部分重合，间距小于给定公差（两边界不存在唯一的交点（如下图）。于给定公差（两边界不存在唯一的交点（如下图）。如果同一边界的两段曲线间的距离如果同一边界的两段曲线间的距离大于给定公差，那么表明该边界是大于给定公差，那么表明该边界是断开的（不连续）。断开的（不连续）。细小表面细小表面其边界汇聚为一条线其边界汇聚为一条线线宽小于给定公差。线宽小于给定公差。曲面连接检查（曲面连接检查（Surface Connection Checker）(1/3)检查曲面或曲面内部表面的连接特性（质量）检查曲面或曲面

15、内部表面的连接特性（质量）如果只选择了一个曲面，那么检查该曲面内部表面的连贯性；如果选择了多个曲面，那么检查曲面间的如果只选择了一个曲面，那么检查该曲面内部表面的连贯性；如果选择了多个曲面，那么检查曲面间的连贯性。连贯性。检查结果包括检查结果包括缝隙（毫米）、切向连续性（度），、曲率连续性（百分比），超差的元素在萤幕上亮缝隙（毫米）、切向连续性（度），、曲率连续性（百分比），超差的元素在萤幕上亮显。当切向夹角接近显。当切向夹角接近180180度时，将造成劣质拓扑架构（度时，将造成劣质拓扑架构（Bad TopologyBad Topology）。）。将将TangencyTangency错误中的错

16、误中的Site.33Site.33隔离（隔离（TransferTransfer）到到“G1 gaps”G1 gaps”曲面连接检查（曲面连接检查（Surface Connection Checker）(2/3)1 1、Search distanceSearch distance边界间相邻两点的距离小于给定值时视为一条边界，边界间相邻两点的距离小于给定值时视为一条边界，即这些边界被合併，值越大需要合併的边越多。即这些边界被合併，值越大需要合併的边越多。2 2、Internal degesInternal deges用法同于用法同于Face CheckerFace Checker3 3、Conne

17、x domainsConnex domainsApplyApply后检测到的连贯域的个数后检测到的连贯域的个数4 4、Connection distanceConnection distance小于该值的两个元素被视为一个小于该值的两个元素被视为一个5 5、Tangency errorTangency error定义切向不连续的夹角范围定义切向不连续的夹角范围6 6、结果、结果 DuplicateDuplicate两个元素成几何与位置的複製关系两个元素成几何与位置的複製关系 EmbeddedEmbedded一个元素完全包括于另一个（如右下图），它们是来自同一个元素完全包括于另一个（如右下图），

18、它们是来自同一个曲面的两个表面。取样精度（影响运算速度）的设置，会是该检查存一个曲面的两个表面。取样精度（影响运算速度）的设置，会是该检查存在遗漏。在遗漏。Multiple ConnectionMultiple Connection曲面在同一个边界处存在与多个曲面的连接曲面在同一个边界处存在与多个曲面的连接 OverlapOverlap一个元素遮盖了另一个元素的一部分，只在表面的法矢夹角一个元素遮盖了另一个元素的一部分，只在表面的法矢夹角大于大于135135度时才需要做该项检查，而且应在度时才需要做该项检查，而且应在DistanceDistance检查之后进行。该检检查之后进行。该检查主要是为

19、了避免劣质拓扑机构的产生。查主要是为了避免劣质拓扑机构的产生。BoundaryBoundary边界（包括内部边界）边界（包括内部边界）DistanceDistance缝隙缝隙 TangencyTangency切向不连续性切向不连续性曲面连接检查（曲面连接检查（Surface Connection Checker）(3/3)7 7、TransferTransfer隔离隔离 Number of anomaliesNumber of anomalies错误的数目错误的数目 NameName错误的名称，错误的名称，SiteSite指将两个存在缺陷的表面分指将两个存在缺陷的表面分成一组成一组 Value

20、Value检测到的数值检测到的数值 DomainDomain几个存在缺陷的表面组成的一个域几个存在缺陷的表面组成的一个域新建新建Geometrical SetGeometrical Set的默认命名的默认命名Duplicate faces DuplicateDuplicate faces DuplicateEmbedded cases EmbeddedEmbedded cases EmbeddedMultiple connection cases Multiple connectionMultiple connection cases Multiple connectionOverlap ca

21、ses OverlapOverlap cases OverlapBoundaries BoundaryBoundaries BoundaryG0 gaps DistanceG0 gaps DistanceG1 gaps TangencyG1 gaps Tangency创建拓扑（创建拓扑（Creating Topology）修补病态曲面修补病态曲面（Invalid Surfaces）修补修补“坏拓扑坏拓扑”情形情形（Bad Topology）检查自由边检查自由边（Free Sides）修补病态曲面（修补病态曲面（Invalid Surfaces）前面已经陈述了病态曲面的各种主要表现形式；前面已经

22、陈述了病态曲面的各种主要表现形式；可以通过下面的方法来修复病态元素：可以通过下面的方法来修复病态元素：利用病态曲面的边界和病态曲面本身，通过利用病态曲面的边界和病态曲面本身，通过Split Split 再创建新的曲面；再创建新的曲面；特别是，使用特别是，使用CATIACATIA的创建曲面的标准功能来快速创建新的曲面而放弃病态曲面。的创建曲面的标准功能来快速创建新的曲面而放弃病态曲面。通常情况通常情况:使用使用SPLIT再创建曲面。再创建曲面。隔离病态元素隔离病态元素创建病态元素的全边界创建病态元素的全边界，作为前提数据。，作为前提数据。如果有必要如果有必要:可对边界进行光顺可对边界进行光顺（S

23、MOOTH CURVE）拆分拆分（DISASSEMBLE）边界边界,检查和修补曲线然后再检查和修补曲线然后再JOIN起来起来UNTRIM 曲面曲面然后再然后再SPLIT 曲面。曲面。简单情况简单情况:用新的元素替换原来的病态元素用新的元素替换原来的病态元素填充填充（FILL）放样放样（LOFT）或桥接或桥接（BLEND）(特别是直纹面特别是直纹面ruled surfaces)一旦曲面位置确定，修补这些病态曲面都是非一旦曲面位置确定，修补这些病态曲面都是非常简单和快捷的。常简单和快捷的。曲面片的光顺（曲面片的光顺（Face Smooth）病态曲面还能够通过病态曲面还能够通过Face Smooth

24、功能来修补（仅对单一曲面片）功能来修补（仅对单一曲面片）在给定精度的范围内，它更改边界的边，为了：在给定精度的范围内，它更改边界的边，为了：填充间隙（在边之间按给定的长度）；填充间隙（在边之间按给定的长度）；纠正小的切矢（按给定的角度）；纠正小的切矢（按给定的角度）；纠正曲率的非连续性（按给定的百分比值）。纠正曲率的非连续性（按给定的百分比值）。它还能够它还能够：通过删除或连接来抑制非常小的边；通过删除或连接来抑制非常小的边；在考虑到切矢连续的情况下连接边曲线，以减少曲线的数量。在考虑到切矢连续的情况下连接边曲线，以减少曲线的数量。修补修补“坏拓扑坏拓扑”（Bad Topology）曲面可能是

25、曲面可能是bad topology 情况，可以使用情况，可以使用connection checker来分类摘选；来分类摘选；这些曲面必须细心分析以找出它们是否引起问题：这些曲面必须细心分析以找出它们是否引起问题：它们可能是简单的邻接曲面，但方向相反。它们可能是简单的邻接曲面，但方向相反。Bad topology 通常能够被修复，通过通常能够被修复，通过:删除多余曲面；删除多余曲面；裁减曲面；裁减曲面；连接引发矛盾方向的曲面。连接引发矛盾方向的曲面。在模型上一旦找到了位置，在模型上一旦找到了位置，修补修补bad topology还是非常容易的。还是非常容易的。检查自由边（检查自由边（Free S

26、ides）(1/2)能够显示曲面的自由边：能够显示曲面的自由边：用边界功能来高亮（醒目）显示自由边；用边界功能来高亮（醒目）显示自由边；当曲面闭合，边界功能给出清晰的提示当曲面闭合，边界功能给出清晰的提示在在 Tools/Options/Display/Visualization menu Tools/Options/Display/Visualization menu 设置。设置。检查自由边（检查自由边（Free Sides）(2/2)自由边有四种可能的情况。自由边有四种可能的情况。2:存在复制元素（存在复制元素（Duplicated element）1:存在间隙存在间隙Gap(包括：重叠包

27、括：重叠overlap)大于大于merging distance4:丢失元素（丢失元素（Missing element）3:病态元素（病态元素（Invalid element）完善完善拓扑（拓扑（Closing a Topology）修正拓扑曲面的多余自由边；修正拓扑曲面的多余自由边；在拓扑级，修正间隙；在拓扑级，修正间隙；在拓扑级和几何级两个层面，修正间隙。在拓扑级和几何级两个层面，修正间隙。修正自由边（修正自由边（Free Sides）(1/3)一旦创建了拓扑，必须使得它闭合（滴水不漏，保证无缝）；一旦创建了拓扑，必须使得它闭合（滴水不漏，保证无缝）；我们说一个曲面是闭合的，是指它能够用来

28、创建成一个实体（几何体）；我们说一个曲面是闭合的，是指它能够用来创建成一个实体（几何体）；为此，必须分析和抑制所有的自由边。为此，必须分析和抑制所有的自由边。使用使用Close Surface功能功能创建实体创建实体使用使用 Split or Pad/Up to surface来创建实体来创建实体例如例如:模型零件模型零件例如例如:冲压模具表面冲压模具表面修正自由边（修正自由边（Free Sides）(2/3)一旦找到了缺失元素、复制元素和病态元素，纠正它们是很容易的。一旦找到了缺失元素、复制元素和病态元素，纠正它们是很容易的。复制元素复制元素:找到它删除即可。找到它删除即可。缺失元素缺失元素

29、:可以使用可以使用Fill 等其它曲面功能来重新创建。等其它曲面功能来重新创建。病态元素：病态元素：删除它，然后利用删除它，然后利用Fill等曲面功能再造。等曲面功能再造。修正自由边（修正自由边（Free Sides）(3/3)虽然缺失元素、复制元素和病态元素被修整，但还可能存在残余间隙；虽然缺失元素、复制元素和病态元素被修整，但还可能存在残余间隙；可以使用可以使用Surface connection Checker来测量间隙值；来测量间隙值；间隙可以这样修正间隙可以这样修正:只在拓扑层面，调整只在拓扑层面，调整merging distance 来来Join 或者或者Local Join。此时

30、，几何间隙还是存在，它仅仅是隐藏起来了。此时，几何间隙还是存在，它仅仅是隐藏起来了。在拓扑和几何层面：在拓扑和几何层面：去除恶性曲面片，用一个新的取而代之去除恶性曲面片，用一个新的取而代之；使用使用Healing 或者或者Local Healing为了从拓扑中去除恶性的曲面片，可以使用为了从拓扑中去除恶性的曲面片，可以使用Extract（Complementary mode选项）来抽取所有选项）来抽取所有曲面片（注意：选择不需要的恶性曲面片）。曲面片（注意：选择不需要的恶性曲面片）。选择恶性曲面片选择恶性曲面片局部连接局部连接Local Join局部连接指定边界处的缝隙，而周遭曲面保持不变。局

31、部连接指定边界处的缝隙，而周遭曲面保持不变。实际上是放宽指定边界处的连接公差实际上是放宽指定边界处的连接公差透过选择透过选择 Boundary 而一次性地合缝而一次性地合缝可以是拓扑封闭（可以是拓扑封闭（Join）也可以是几何封闭（）也可以是几何封闭（Heal补面）补面）OptionsOptions Automatic Merging Automatic Merging当至少选择了两个边时，系统计算其间的当至少选择了两个边时，系统计算其间的距离，显示于右侧，点击该按钮，则自动将距离值作为距离，显示于右侧，点击该按钮，则自动将距离值作为Local JoinLocal Join或或LocalLoc

32、alHealingHealing的输入条件，出现下的输入条件，出现下CriteriaCriteria域。域。JoinJoinLocal JoinLocal JoinJoin/HealJoin/HealLocal Join Local Join 及及 HealingHealingAutomatic Join/HealAutomatic Join/Heal自动进行自动进行Local Join Local Join 和和 Local HealingLocal Healing缝合修复（缝合修复（Healing Operator）Healing的概念是一个调节、权衡的连接概念。的概念是一个调节、权衡的连

33、接概念。它将所有选择的曲面片连接起来（这点相同于它将所有选择的曲面片连接起来（这点相同于JoinJoin),),并且修改曲面片（当缝隙距离在给定的并且修改曲面片（当缝隙距离在给定的Merging distanceMerging distance之内时）之内时）Healing=Join+modification 并使得曲面在接缝处闭合。并使得曲面在接缝处闭合。d12 d 0.001mm(系统精度系统精度):拓扑和几何都闭合；拓扑和几何都闭合；0.001mm d merging distance:几何不闭合。拓扑也不闭合。几何不闭合。拓扑也不闭合。Healing不做任何修整。不做任何修整。曲面有缝

34、隙曲面有缝隙一个新的公共边一个新的公共边被计算出来被计算出来修整被作用于两个曲面修整被作用于两个曲面1.过程完全自动过程完全自动:整个曲面被处理；整个曲面被处理；2.Healing不仅填充曲面使之闭合，还能够使得曲面连接达到相切不仅填充曲面使之闭合，还能够使得曲面连接达到相切(G1)状态状态,这点对以后做这点对以后做等距面非常有用；等距面非常有用；3.整个变形保持形状的趋势；整个变形保持形状的趋势；4.特殊的曲面片能够被冻结以保证不被变形特殊的曲面片能够被冻结以保证不被变形(如如:平面型曲面平面型曲面,圆锥形状圆锥形状)局部缝合修复（局部缝合修复（Local Healing）Local Hea

35、ling 让你选择曲面和所有曲面片的共享边，修正共享边成几何级连接；让你选择曲面和所有曲面片的共享边，修正共享边成几何级连接；它不包括它不包括Join计算计算,所选择的需要共享的棱边，没有缝合应用于自由边。所选择的需要共享的棱边，没有缝合应用于自由边。所选择的共享边列表所选择的共享边列表 所有边必须属于同一曲面所有边必须属于同一曲面与与HEALING相同的参数相同的参数 回顾回顾如何分析输入的外来模型；如何分析输入的外来模型；如何修复病态数据；如何修复病态数据；如何修复病态拓扑结构；如何修复病态拓扑结构；如何创建有效的如何创建有效的 CATIA V5 拓扑结构；拓扑结构；如何分析曲面的自由边；如何分析曲面的自由边；如何拓扑上和几何上修整自由边。如何拓扑上和几何上修整自由边。最终目的：最终目的：闭合曲面模型，为下游的应用做充分准备。闭合曲面模型，为下游的应用做充分准备。