座标系对齐

三维扫描仪导出的扫描数据，通常都被随意放在 3D 空间中，以下图工件为例，打开系统座标可以看到其完全偏离原点。

网格是逆向建模的参考来源，因此开展建模前，需将其与座标系进行对齐并归置于原点上，后续建模的质量才能保证。期待的对齐效果如下图:

QUICKSURFACE 的「对齐」模块提供数种对齐工具，本教程介绍最常使用的座标系对齐，先从工件扫描数据上抽取与外形拟合的几何特征，再利用这些几何特征带动扫描数据与座标系进行对齐。此工具特别适合工业产品外型。

1. 抽取几何特征

使用座标系对齐前必须先从扫描数据中抽取 1 – 3 个几何特征，详细方法请见抽取几何特征一节。

本例中可针对工件底部抽取一平面:

工件外层可抽取一个圆柱体:

工件侧面可抽取另一平面:

抽取完成后的样子:

2. 座标系对齐

从工具列执行对齐 > 座标系对齐

座标系对齐让使用者依优先顺序，指定至多 3 个几何特征，与各系统平面 (OXY/OYZ/OXZ) 或轴向 (X/Y/Z) 对齐。过程中软件会智能分析并进行相应的重合/平行/垂直约束。

指定特征的方法有两种:

如何确认对齐状态?

对齐时可透由预览的三轴提示器来确认对齐状态。

轴向箭头呈黑色表示目前的对齐条件下，工件已在该轴向上固定而无法移动。若出现蓝色圆弧表示工件仍能绕着该轴进行旋转。

以下图为例，这表示目前对齐条件下工件无法在 Z 轴上移动，但仍能在 X 和 Y 轴方向移动，也能绕着 Z 轴旋转。

理想的对齐结果是与三轴呈完全约束的关系，也就是三轴箭头皆为黑且无蓝色圆弧 (如下图)，这代表工件已完全在座标系中固定而无法进行任何移动或旋转。

指定特征对齐顺序 – 例一

除了达到完全约束的对齐状态，我们也要考虑不同几何特征在对齐过程中的优先顺序 (代表的是特征在后续建模时的重要性顺序以及整体设计意图)。

抽取的几何特征反映的是扫描数据表面的多边形/点云区域，由于工件必定存在某种程度的形变，抽取的几何特征间必不可能存在完美的相对关系如垂直/平行等 (即便肉眼看起来是如此)，因此我们需要人为决定哪个几何特征在建模中更为重要。

实作中经常可以见到工件形变严重的情形，好的逆向工程师必须对设计意图有一定敏锐度，并能与甲方进行有效沟通，以便将对齐与建模成果最优化。

以本教程中的工件为例，假使我们认定底部抽取的平面最为重要 (换句话说最希望扫描网格该区域与座标轴 OXY 平面贴合)，我们应该将该平面指定为第一特征，并选择与 OXY 进行对齐。

可以看到目前对齐条件下，工件已无法在 Z 轴上移动，但仍能绕着 Z 轴旋转，或者在 X 和 Y 轴上移动。

另外该特征反映的是工件底面，所以 Z 轴应该朝上，若发现 Z 轴轴下，可按反转按钮使对齐方向掉换。

若希望反映工件侧面的平面与系统平面贴合，在第二特征选择该平面，并从剩余的两个系统平面中指定一个。若选择 OYZ，则 X 方向会被固定; 若选择 OXZ，则 Y 方向会被固定。而不管选择哪一个，网格都将无法再被旋转 (蓝色圆弧消失)。

注: 由于前述的工件形变，抽取的特征间不可能存在完美的垂直关系。软件以指定的特征顺序来决定对齐优先级，本例中的底部平面是第一特征，会完美与 OXY 贴合，侧面平面则在此基础上，尽量贴合指定的系统平面，但必定存在少许误差。同理，接下来指定的第三特征，将会是对齐度最差的。

第三特征只剩下圆柱体可选择，系统会智能指定其轴心与特定系统座标轴的关系 (重合/平行/垂直)，以达成对工件的完全约束。本例中该圆柱体的轴心会与 X 轴形成垂直。

如上图，对齐的约束条件全部都被满足时，画面上方出现「对齐完成」信息。

指定特征对齐顺序 – 例二

对齐完成不代表对齐效果就是我们想要的，上例中由于将侧面平面 (第二特征) 贴合至系统平面，圆柱体 (第三特征) 的轴心与 Z 轴便存在一定偏离。

如果在原始设计意图中，该圆柱体轴心需与 Z 轴重合，那便要改变对齐顺序如下。

按下「重设」可清除目前的对齐结果。

第一特征直接选圆柱体。系统直接默认将其轴心与 Z 轴重合。

可以看到此时工件在 X 和 Y 方向都被固定而无法移动，但仍可在 Z 轴上下移动或旋转。

第二特征尝试选择侧面平面与 OYZ 平面对齐 (将成为平行关系而非重合，因第一特征的对齐条件更优先)。

此时工件也无法再被旋转，只剩下还能在 Z 轴移动。

第三特征选择底部平面，对齐完成。

对齐视窗下方有个平移功能，若希望对齐完成后将整个网格朝某方向偏移，可在此输入偏移距离。

如果对齐结果让人满意，按下「套用」即正式进行对齐。

对齐会改变扫描数据的方位，若物件浏览器中已存在其他额外特征或导入的 CAD 模型，多数时候我们会希望所有这些物件伴随扫描数据一同移动 (否则这些物件在对齐后将失去作用)。此时可勾选下方两个选项「套用至导入的 CAD 模型」与「套用至所有特征」，确保所有物件的相对位置不受对齐影响。

依照上述设计意图对齐后的工件如下 (已将几何特征隐藏):

多多练习座标系对齐，一定能让后续逆向建模有个好的开始，