三維模型曲線剖切技術(shù)探索范文

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《西北水電雜志》2015年第二期

1.操作步驟

（1）準(zhǔn)備要剖切的實(shí)體和剖切線。這里的實(shí)體只能使用零件設(shè)計(jì)里面的實(shí)體工具生成的實(shí)體，不能是包絡(luò)體；剖切線只能是平面曲線，最好曲率連續(xù)，如道路中心線、隧洞中心線等。如圖1所示。（2）將剖切線拉伸成剖切輔助面。剖切輔助面的邊界應(yīng)超出要剖切的實(shí)體，確保完全相交。如圖2所示。（3）用“分割”命令分割生成剖切面。這里只能選擇“創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)”模塊中的分割命令。為了達(dá)到所需的效果，“要切除的元素”只能是剖切輔助面，“切除元素”只能是要剖切的實(shí)體。通過該方法生成的剖切面如下圖3所示。（4）用“展開”工具生成剖切面的展開圖。一般情況下工程中所需的曲線剖切面都比較復(fù)雜，剖切面的孔洞可能比較多，還可能包含一些不可舍棄的、游離狀態(tài)的孤島，需要用從原始模型上抽取一些輔助線，將這些孤島連成一個(gè)曲面。下圖4展示了剖切面及其展開圖。（5）生成剖切面展開圖的二維工程圖。在CATIA的“工程制圖”模塊中，“展開視圖”工具可以直接用于選擇展開圖生成二維工程圖，但許多情況中，這個(gè)工具可能無法使用，這時(shí)可以使用“正視圖”工具，也能達(dá)到同樣的效果。用“正視圖”工具生成的二維工程圖如下圖5所示。

2.精度對比

下圖6反映了三維模型上剖切痕跡線的長度，圖7反映了該線在展開的工程圖中的長度，從數(shù)值上可以看出剖切線的長度完全吻合，這說明曲線剖切方法取得的剖切面是精確解，而非近似解。圖7中的類圓形曲線在不同部位的半徑不同，符合圓被曲線剖切的特點(diǎn)。

3.在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用示例

在某水電工程的道路設(shè)計(jì)中，筆者使用該方法生成道路中心線的立面剖切圖，其三維模型以及據(jù)此生成的道路平面布置圖、道路中心線剖切面的二維工程圖如下圖8~圖10所示。

4.編程思路

上述操作步驟實(shí)際上已詳細(xì)說明了編程的思路。在開發(fā)中，建議采用自定義特征方法，將中間過程封裝。在使用時(shí)，用戶僅需指定實(shí)體、剖切線，即可獲得剖切面的二維工程圖。

5.結(jié)論

CATIA軟件源自于機(jī)械行業(yè)，盡管其功能強(qiáng)大，但與水電行業(yè)的專業(yè)要求還是有不少距離。在實(shí)踐中，一方面需要對軟件功能進(jìn)行深入研究，盡可能挖掘軟件潛力，功能組合是一個(gè)解決應(yīng)用問題的好辦法；另一方面，需要結(jié)合水電專業(yè)過程特點(diǎn)，進(jìn)行針對性二次開發(fā)，定制出適合水電工程數(shù)字化設(shè)計(jì)需要的專業(yè)性工具，甚至設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)、平臺。

作者：張積強(qiáng)單位：中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司