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自由曲面 – 吸附模式

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(影片录制后软件版本/汉化若经更新,界面、命令与操作方式可能有所不同,请以最新版本为准)

本节教程介绍 QUICKSURFACE 自由曲面模块的吸附模式及与之配合的相关功能。实际操作请观看视频进行练习。

观看本教程前请先看过自由曲面 – 基础教程,该教程提及的基础命令在此不再赘述。

使用吸附模式的注意事项:

  1. 工件参考网格需先清理干净,三维扫描造成的不平整瑕疵要透过平滑化消除,否则建出来的曲面也不会平整。请参见网格清理教程。
  2. 同上,不该有的破孔要补上,不然会对建模过程造成困难
  3. 工件网格需先对齐至系统座标上,特别是有对称结构的工件。对齐功能参见座标系对齐教程。

开启吸附模式

在自由曲面控制窗口中将吸附模式开启时,3D 视图上方将显示「吸附模式: 开」,鼠标图示则会多出一个磁铁符号。

QUICKSURFACE 自由曲面模块中开启「吸附模式」时的画面

工作流程

参考自由曲面 – 基础教程,在工件参考网格表面新增四边形面,然后透过复制手柄逐一拉出新的四边形,直至布满整个工件表面。过程中可开启实时偏差分析 (下述),以检验曲面与网格的拟合质量。

吸附模式下节点会实时吸附到网格表面,因此不再需要基础教程中的控制器,只需以鼠标直接拉动点/线/面即可。

默认的吸附型式为吸附到最近点。若参考网格表面存在孔洞,可考虑切换至忽略孔洞型式,详见应对网格孔洞教程。

若工件为对称造型,通常会先建出其中一边,然后透过开启对称模式 (下述),建出与之连动的另一侧。

曲面显示控制

以下的曲面显示控制功能多与吸附模式配合使用:

空白键

操作自由曲面时可随时按下空白键来隐藏/显示参考网格与曲面边线。

QUICKSURFACE 自由曲面模块中以空白键切换网格及线段关闭/显示的演示动图

着色模式

着色是默认的曲面显示方式,曲面颜色则默认为蓝色 (可在设置 > 选项 > 界面外观中更改)。

偏差分析模式

以热图实时显示曲面与参考网格的拟合质量。点击「选项」可指定容许偏差值。

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「偏差分析」功能及选项

斑马纹分析模式

以斑马纹显示曲面光顺 (连续性) 质量。点击「选项」可指定调整条纹的尺寸、方向与颜色。

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「斑马纹分析」功能及选项

曲面透明度

一些情况下可调整曲面透明度,以帮助看清曲面与参考网格的关系。

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「曲面透明度」设置

网格显示方式

网格半透明程度亦可调整。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「网格显示方式」中的半透明模式设置

若发现曲面与网格间仍有遮挡问题,可切换至偏移显示模式,透过改变偏移程度让曲面永远显示于网格之上。注意此模式并非真的偏移了曲面的位置,仅是让其显示上优先于网格,便于我们观察。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「网格显示方式」中的偏移模式设置

对称模式

如上述,针对对称的工件造型,通常会先建出其中一侧至一定程度,然后勾上对称模式,选定正确的对称平面,另一侧就会自动镜向出现且产生连动 (更改一侧时另一侧实时出现相应变化)。

QUICKSURFACE 自由曲面模块中勾上「对称模式」的画面

双击选中要成为中线的边界,按下贴附至 对称平面后,两边会被 G2 连续性缝合,成为绿色的中线。

QUICKSURFACE 自由曲面模块中开启「吸附模式」并将两侧作为中线的边界相互贴附至对称平面的演示动图

中线上的点和线将被固定在对称平面上,只被允许在该平面上移动。

若取消勾选对称模式,软件将询问是否要保留镜向对称的物件。

QUICKSURFACE 自由曲面模块中取消勾选「对称模式」时的询问窗口

如果选,另一侧将被删除。之后需要时再重新启用对称模式即可。

如果选,另一侧将被保留,但绿色中线消失,两侧也不产生连动。这可以用来应对工件仅有部份对称的状况; 先建出对称部份,然后关闭对称模式,再继续建出那些不对称的部份。

请注意在此状态下,整个曲面被视为单一物件,若重新勾上对称模式,系统将对整个物件进行对称而造成错误结果。参考视频 15:10 处的说明及解决方法。

其他功能

分割

选中任一线段,从「其他功能」中执行分割 (快捷键 S),该垂直方向上所有曲面将被一分为二。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「其他功能」中的「分割」功能演示

分割形同在该区域增加了曲面分辨率,有助于提升与网格的拟合,因此在自由曲面建模中经常频繁使用。

吸附至网格

任何时候从「其他功能」中执行吸附至网格,软件将对所有节点进行一次全局重新吸附,有时可以略微提升整体的拟合质量。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「其他功能」中的「吸附至网格」功能

增加分辨率

从「其他功能」中执行增加分辨率 (快捷键 Ctrl + R),软件将把所有四边形一分为四 (横竖方向都进行一次分割)。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「其他功能」中的「增加分辨率」功能演示

增加分辨率将大幅提升曲面与网格的拟合质量,以下为使用注意事项:

▪ 使用时机: 分辨率每增加一次,节点数量就变为四倍,将大大增加调整曲面的困难度。因此请勿过早增加分辨率。

分辨率的增加往往是自由曲面建模的最后一步; 先使用低分辨率的曲面开展工作,依工件形态将关键节点进行正确布局。此时由于四边形数量较少,故不需执着偏差分析结果。待曲面整体形态与质量得到确认后,再增加分辨率以提升拟合质量。

▪ 执行步骤: 增加分辨率前,务必将低分辨率的自由曲面复制一份并将其隐藏,然后再将新曲面增加分辨率。若需要再次增加分辨率时,重复上述步骤即可。

QUICKSURFACE 自由曲面模块进行「增加分辨率」时的模型管理技巧

高分辨率的自由曲面,其上所有节点都会与网格表面吸附,网格的瑕疵或噪点也将忠实反映在曲面上。这就是为什么自由曲面建模前,网格一定要先清理干净的原因。

平滑化

建模过程中,难免有线段扭曲不平顺,此时仅需选中线段/面后,从「其他功能」中执行平滑化 (快捷键 Q) 即可。多按几次可使其越趋于平滑。

QUICKSURFACE 自由曲面模块「其他功能」中的「平滑化」功能演示

平滑笔刷

除了上述的平滑化功能,我们也可使用独立的平滑笔刷功能来舒缓多边形节点。注意平滑笔刷将改变节点位置,请谨慎使用以免影响四边形布局。

▪ 方法一: 按住 Ctrl + Shift 键就可启动平滑笔刷,鼠标将变为白色圆圈形状,点按左键并移动便可舒缓该处的多边形节点。鼠标滚轮可改变笔刷大小。

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「平滑笔刷」功能演示动图

▪ 方法二: 点击窗口上面的平滑笔刷按钮。

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「平滑笔刷」按钮

该工具窗口如下:

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「平滑笔刷」设定窗口

此处可改变笔刷尺寸平滑强度。若不希望边界被移动位置,可勾上固定边界点不受影响选项。

上方的下拉清单可选择平滑笔刷作用的对象:

QUICKSURFACE 自由曲面模块的「平滑笔刷」设定窗口中,设定作用对象的选择清单

其他说明

针对对称的工件结构,开启对称模式并完成建模后,有时会发现偏差分析无法达到完美结果,这在逆向工程中相当常见。由于工件网格本身往往存在形变问题 (源自制造工艺、原料特性、长期使用、或三维扫描等原因),自由曲面的对称模式即成为对形变的一种校正,自然无法再与网格完美拟合。

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