教程17 - 利用软件 RhinoResurf 快速将鞋楦网格面转化成光滑 NURBS 曲面的方法

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在本教程中，我们将演示如何将三维圆柱体拓扑网格（例如鞋楦曲面）转换为NURBS曲面。

使用的命令: RsMesh2Surf, MeshSplit, RsMergeMeshs

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对 于 复 杂 的 网 格 面 ， 通 常 逆 向 软 件 都 会 通 过 “ 分 块 - 构 面 ” 的 步 骤 来 完 成 N U R B S 曲 面 重 构 。 但 逆 向 软 件 R h i n o R e s u r f 却 可 以 按 照 网 格 模 型 的 整 体 拓 扑 形 状 进 行 分 类 ， 重 构 出 对 应 的 光 滑 的 曲 面 。 本 文 介 绍 了 利 用 软 件 R h i n o R e s u r f 快 速 将 鞋 楦 网 格 面 转 换 成 光 滑 N U R B S 曲 面 的 方 法 。 如 上 图 所 示 ， 鞋 楦 面 （ 无 底 、 无 顶 ） 是 一 种 “ 圆 柱 拓 扑 类 型 ” 曲 面 ， 因 此 可 以 将 它 直 接 重 构 成 一 张 U 方 向 非 周 期 而 V 方 向 为 周 期 性 的 曲 面 。 这 种 曲 面 处 处 光 滑 连 续 ， 适 用 于 高 精 度 加 工 场 合 。 以 下 图 1 和 图 3 为 鞋 楦 原 始 网 格 模 型 ， 图 2 和 图 4 为 重 构 后 的 N U R B S 曲 面 模 型 。

 

图 1 ， 鞋 楦 网 格 模 型

图 2 ， 基 于 鞋 楦 网 格 模 型 重 构 的 单 张 光 滑 曲 面 （ V 方 向 具 有 封 闭 周 期 性 ）

 

图 3 ， 鞋 楦 网 格 模 型 （ 从 底 面 向 上 看 的 角 度 ）

图 4 ， 从 底 面 向 上 的 角 度 看 鞋 楦 曲 面

 

 

第 一 步 ： 在 R h i n o 中 导 入 网 格 模 型 ， 如 上 图 1 所 示 ；

第 二 步 ： 用 平 面 在 网 格 上 切 割 出 一 条 截 面 线 。 创 建 一 张 通 过 此 网 格 的 平 面 ， 如 下 图 5 所 示 ， 注 意 平 面 与 网 格 模 型 在 鞋 后 跟 处 的 相 交 线 越 垂 直 于 鞋 底 面 越 好 （ 如 图 6 中 的 红 线 ） 。 然 后 调 用 _ M e s h S p l i t 命 令 ， 选 择 平 面 为 切 割 工 具 将 网 格 模 型 分 割 为 两 个 网 格 ， 最 后 调 用 命 令 _ R s M e r g e M e s h s ， 直 接 拾 取 这 个 两 个 分 割 后 的 网 格 ， 按 下 右 键 ， 将 它 们 合 成 一 个 网 格 ， 如 图 6 所 示 ， 其 中 红 色 线 为 分 割 线 （ 此 条 线 只 是 为 了 说 明 清 楚 而 在 此 添 加 显 示 ， 在 网 格 分 割 合 并 过 程 中 不 会 显 示 ） 。

图 5 ， 平 面 与 网 格 相 交

图 6 ， 被 平 面 分 割 再 合 并 之 后 的 网 格 ， 红 色 线 为 分 割 处 的 相 交 线

第 三 步 ： 生 成 曲 面 。 在 R h i n o 命 令 行 输 入 命 令 R s M e s h 2 S u r f （ 注 意 ： 该 命 令 只 有 成 功 把 R h i n o R e s u r f 插 件 装 载 到 R h i n o 里 之 后 才 会 有 效 ） ， 拾 取 网 格 按 下 右 键 ， 程 序 将 弹 出 以 下 对 话 框 （ 图 7 ） 。

图 7 ， 曲 面 重 构 对 话 框

 

拉 动 “ 形 状 ” 选 项 框 ， 选 择 " c y l i n d e r ( q u i c k ) " ， 这 时 R h i n o 提 示 框 信 息 将 提 示 你 “ 分 别 在 网 格 的 两 条 边 界 线 上 拾 取 两 个 顶 点 生 成 参 数 线 ， 如 果 不 拾 取 ， 请 按 下 鼠 标 右 键 跳 过 此 步 ” （ 图 8 ） ， 你 可 以 直 接 按 下 鼠 标 右 键 跳 过 “ 拾 取 ” ， 回 到 图 7 所 示 对 话 框 里 ， 并 在 对 话 框 中 按 下 “ 应 用 ” 按 钮 ， 程 序 开 始 计 算 。 在 本 案 例 中 ， 采 用 拾 取 两 个 顶 点 的 方 式 ， 分 别 在 图 6 所 示 的 红 色 分 割 线 处 拾 取 鞋 顶 边 界 线 上 的 点 和 鞋 底 边 界 线 上 的 点 这 两 个 点 ， 并 按 下 右 键 ， 回 到 图 7 所 示 对 话 框 里 ， 并 在 对 话 框 中 按 下 “ 应 用 ” 按 钮 ， 程 序 开 始 计 算 。

图 8 ， R h i n o 命 令 行 的 提 示 信 息

在这个案例中，我们选择2个顶点（对于‘选择平面’的情况，请看上面的视频），然后在Rhino提示中您会看到“在网格的两条边界线上选取两个顶点来生成参数线，如果没有，请按鼠标右键跳过这一步”（图9），您可以直接按鼠标右键跳过“选取”，返回图7所示的对话框，按对话框中的“应用”按钮，程序将开始计算。在这种情况下，我们在图6所示的红色分界线处分别选取鞋顶分界线和鞋底分界线上的两点，按鼠标右键返回图7所示的对话框，点击对话框中的“应用”按钮，程序开始计算.

图9，Rhino命令行提示信息

 

稍后，鞋楦 NURBS 曲面将被重构出来，如下图所示：

图 10 ，曲面重构成功后网格模型与曲面模型重叠显示

 

以下图 11 至图 14 为 NURBS 曲面与网格曲面之间的偏差云图显示。

 

 

图 11 ，曲面模型与网格模型之间的偏差云图显示（最大为 0.17 毫米，大部分在很小的偏差范围内）

 

 

图 12 ，另一个角度的曲面模型与网格模型之间的偏差云图显示（最大为 0.17 毫米，大部分在很小的偏差范围内）

 

 

图 13 ，另一个角度的曲面模型与网格模型之间的偏差云图显示（最大为 0.17 毫米，大部分在很小的偏差范围内）

 

 

 

图 14 ，从底部往上看的角度，曲面模型与网格模型之间的偏差云图显示（最大为 0.17 毫米，大部分在很小的偏差范围内）

以下图 15 至图 17 为 NURBS 曲面的斑马线光滑分析图。

 

 

图 15 ，曲面光滑性的斑马分析图

 

 

图 16 ，曲面光滑性的斑马分析图（另一侧）

 

 

图 17 ，曲面光滑性的斑马分析图（底部往上看）

正如您所看到，利用 RhinoResurf 重构鞋楦光滑面就是这么简单！