在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)已經(jīng)由高速的運(yùn)算工具演變?yōu)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)的得力助手，在產(chǎn)品制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，其相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件也應(yīng)運(yùn)而生。由法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司推出的CATIA，是世界上主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。本文闡述了利用CATIA軟件進(jìn)行造型的方法和理論基礎(chǔ)，并以某車型車身的一部分造型設(shè)計(jì)為例，總結(jié)一些應(yīng)用該軟件的經(jīng)驗(yàn)和技巧。
一、概述
隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人類有史以來(lái)第一次用上了輔助腦力勞動(dòng)的工具——計(jì)算機(jī)，在其迅速擴(kuò)大的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)不單純是一種高效的運(yùn)算工具，而且已經(jīng)成為人們進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的得力助手。在產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是逆向設(shè)計(jì)的模型重建方面，已經(jīng)有比較多的CAD/CAM軟件出現(xiàn)，如Solidworks、I-deas、GRADE、Pro-ENGINEER、UG、STRIM100等等。由法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司推出的CATIA軟件也是其中重要的一種，其功能覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)方面：CAD、CAE、CAM等，廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、造船以及電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。下面著重研究的是此軟件在產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計(jì)中，對(duì)測(cè)量得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理過(guò)程——怎樣由離散的空間點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)一系列的計(jì)算過(guò)程設(shè)計(jì)得到產(chǎn)品的外形模型。
二、CATIA點(diǎn)云處理方法
在工業(yè)制造領(lǐng)域，CATIA軟件是航空航天工業(yè)上市場(chǎng)占有率最高的CAD/CAM軟件，現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用于其他產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中。針對(duì)本文的造型設(shè)計(jì)，則主要是應(yīng)用了其中的數(shù)字曲面編輯器（Digitized Shape Editor）和自由造型（Freestyle）兩個(gè)單元的功能。
1．?dāng)?shù)字曲面編輯器
此單元可以處理由測(cè)量?jī)x器所取得的實(shí)體三維點(diǎn)數(shù)據(jù)（即點(diǎn)云數(shù)據(jù)），具有加載、編輯、重置點(diǎn)云、點(diǎn)云運(yùn)算、繪制交線和曲線以及鋪面和點(diǎn)云分析的功能，基本可以滿足對(duì)點(diǎn)云的前期處理要求。
具體的步驟和過(guò)程是：首先將點(diǎn)云數(shù)據(jù)加載到編輯器，利用重置和運(yùn)算功能對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)對(duì)準(zhǔn)球（測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)）進(jìn)行拼接，將單個(gè)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并成一個(gè)整體；然后利用此單元的刪除和過(guò)濾功能，選取將要處理的點(diǎn)云部分，在不失真的前提下將龐大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)選定范圍和過(guò)濾，僅留下需要的部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)；隨后，利用繪制交線和曲線的功能在處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)上建立特征曲線網(wǎng)格，可以根據(jù)需要調(diào)整網(wǎng)格的劃分方向和疏密程度，這里得到的特征曲線網(wǎng)格是建立擬合曲面的基礎(chǔ)；鋪面功能可以在點(diǎn)云數(shù)據(jù)上建立三角網(wǎng)格并依此鋪設(shè)曲面，可以較為直觀地了解結(jié)構(gòu)的形狀。
