圓軌跡可變掃描方法是作者總結(jié)出的一個(gè)創(chuàng)建類(lèi)橢圓輪廓弧頂面的簡(jiǎn)便方法,，因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單、適用范圍廣,、生成曲面質(zhì)量高等特點(diǎn),，很多用戶(hù)用上后便徹底迷上了這個(gè)方法?？梢哉f(shuō),，圓軌跡可變掃描方法是在ProE/Creo中創(chuàng)建封閉輪廓弧頂面的不二首選，也是ProE/Creo曲面功能的一個(gè)很好的補(bǔ)充,。

典型圓軌跡可變掃曲面

圓軌跡可變掃描通過(guò)增加一個(gè)圓作為原始軌跡結(jié)合產(chǎn)品的外觀輪廓曲線進(jìn)行可變掃描方法來(lái)創(chuàng)建曲面,，使用這個(gè)方法所創(chuàng)建的曲面就類(lèi)似于使用旋轉(zhuǎn)特征所創(chuàng)建的旋轉(zhuǎn)曲面，不同的是普通的旋轉(zhuǎn)得到的輪廓是圓,，而這個(gè)方法的輪廓?jiǎng)t可以是自由形狀,。典型的通過(guò)圓軌跡可變掃描所創(chuàng)建的曲面如圖所示

典型的圓軌跡可變掃描曲面2

為了讓用戶(hù)對(duì)圓軌跡可變掃描方法有個(gè)直觀的了解,，首先來(lái)看個(gè)簡(jiǎn)單的曲面案例，要使用如圖3所示的平面不規(guī)則輪廓曲線,，創(chuàng)建一個(gè)高度為20的弧形曲面。對(duì)于這樣的曲面,，看起來(lái)比較簡(jiǎn)單,，但如果采用傳統(tǒng)的構(gòu)造曲線線加截面進(jìn)行邊界混合的方法來(lái)創(chuàng)建，操作起來(lái)卻也是相當(dāng)繁瑣的,，得到的曲面質(zhì)量不高,。下面就來(lái)看看如何運(yùn)用圓軌跡可變掃描來(lái)進(jìn)行創(chuàng)建。

確定弧頂面最高點(diǎn)

第一步

首先確定弧形曲面的最高點(diǎn)，然后在輪廓曲線所在的平面上對(duì)應(yīng)這個(gè)最高點(diǎn)的投影位置上草繪一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0,。

第二步

在輪廓曲線所在的平面上,，以前面所創(chuàng)建的基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0為圓心，草繪一個(gè)一定大小的圓,，這個(gè)圓的直徑可以隨意但不能太小否則會(huì)可能導(dǎo)致失敗,，其中的原因后面將會(huì)有講解。

創(chuàng)建輔助圓軌跡

第三步

采用上一步所創(chuàng)建的圓作為原始軌跡，輪廓曲線作為軌跡進(jìn)行可變掃描,。

第四步

進(jìn)入可變掃描的草繪截面環(huán)境,，這一步是整個(gè)方法成功與否的關(guān)鍵,，很多用戶(hù)就是因?yàn)椴堇L中所選擇的參考和約束方法不當(dāng)導(dǎo)致可變掃描的失敗，所以務(wù)必看清楚下面的步驟并且能夠仔細(xì)思考理清楚其中的原理,。

選擇第一步所確定的中心基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0作為草繪參考（圖7）,，在這一步中，很多用戶(hù)不注意選擇這個(gè)參考,，特別是在輪廓曲線的中心剛好就是在默認(rèn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的時(shí)候,，不少用戶(hù)就直接選擇了其中一個(gè)基準(zhǔn)曲面作為參考從而導(dǎo)致最終的失敗,，其實(shí)只需要仔細(xì)考慮一下在整個(gè)可變掃描過(guò)程中你所選擇的參考是否還能夠一樣的存在就可以了，顯然選擇基準(zhǔn)平面的話當(dāng)軌跡轉(zhuǎn)一個(gè)方向后這個(gè)基準(zhǔn)平面不再和草繪截面垂直,，自然也不會(huì)再有這個(gè)參考存在了,。而如果系統(tǒng)在進(jìn)入草繪環(huán)境后默認(rèn)選擇了其中一個(gè)基準(zhǔn)平面作為參考，也建議用戶(hù)刪除然后自己選擇基準(zhǔn)點(diǎn)參考,。

選擇中心基準(zhǔn)點(diǎn)作參考

通過(guò)前面所選的基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0參考創(chuàng)建一條豎直的中心線）,，這條中心線是用于約束草繪截面的最高點(diǎn)的,。

通過(guò)中心點(diǎn)創(chuàng)建中心線

接下來(lái)是創(chuàng)建截面,，根據(jù)所要?jiǎng)?chuàng)建的弧面的不同，用戶(hù)可以選擇圓弧,、圓錐曲線或樣條曲線作為截面的圖元,，但不管用什么圖元，都有幾點(diǎn)需要注意的,。首先在一般情況下,，圓軌跡只是輔助用來(lái)確定截面的法向以保證掃描過(guò)程中草繪平面始終通過(guò)中心軸，因此圓軌跡的參考點(diǎn)一般是不會(huì)參與截面的約束的,，如果你不小心被自動(dòng)捕捉上了,，就要想清楚是否確實(shí)需要。其次,，截面圖元的最高點(diǎn)必須在中心軸上并且圖元要法向于中心軸（圖9）,，這樣才能保證將來(lái)的可變掃描結(jié)果在最高點(diǎn)是光滑的而不是出現(xiàn)尖點(diǎn)或窩點(diǎn)；最后也是最容易出錯(cuò)的是,，必須要固定草繪截面在中心軸上的最高點(diǎn)的高度,，而最直接保險(xiǎn)的方法當(dāng)然是直接標(biāo)注這一點(diǎn)的高度，有的用戶(hù)在使用圓弧作為截面的時(shí)候,，往往不注意這一點(diǎn),，雖然他注意到了圓弧的中心要在中心軸上，但他直接保留默認(rèn)的圓弧半徑標(biāo)注從而導(dǎo)致將來(lái)可變掃描結(jié)果曲面在最高點(diǎn)處不重合,，形成一個(gè)螺旋形狀,，這一點(diǎn)仔細(xì)想想輪廓軌跡交點(diǎn)到中心軸的交點(diǎn)距離并不是不變的就不難明白其中的原因了。

總結(jié)草繪的截面需要注意的地方如下（雖有例外,，但對(duì)新用戶(hù)不妨照搬）：

i. 草繪的參考必須選擇中心基準(zhǔn)點(diǎn)而非默認(rèn)基準(zhǔn)平面

ii. 草繪的圖元一個(gè)端點(diǎn)在外輪廓軌跡交點(diǎn)上,，另外一個(gè)在通過(guò)中心基準(zhǔn)點(diǎn)的豎直中心線上

iii. 圓軌跡的交點(diǎn)一般不參與截面的約束

iv. 必須標(biāo)注草繪截面在中心軸上的端點(diǎn)的高度

v. 草繪的截面必須法向于通過(guò)中心基準(zhǔn)點(diǎn)的豎直中心線。

標(biāo)注截面的最高點(diǎn)

完成草繪的截面退出草繪環(huán)境,，就可以看到這個(gè)可變掃描成功生成弧形面了。

圓軌跡可變掃描曲面

前面說(shuō)過(guò)這樣生成的曲面和采用普通的旋轉(zhuǎn)指令所生成的曲面效果類(lèi)似,，下面可以通過(guò)曲面的UV網(wǎng)格來(lái)對(duì)比一下驗(yàn)證這個(gè)說(shuō)法，可以看到他們的網(wǎng)格分布方式是非常相似的）,，而實(shí)際上用戶(hù)也可以把旋轉(zhuǎn)看出是一個(gè)特殊的圓軌跡可變掃描,，特殊的地方在于外輪廓是和圓軌跡同心的圓罷了。

曲面UV網(wǎng)格對(duì)比

從曲面質(zhì)量而言，上面的方法得到的曲面光滑程度和曲率半徑都可以說(shuō)是滿(mǎn)足了造型的要求,，但美中不足的是結(jié)果曲面被分成了四塊,，如圖13所示,，這雖然在大部分情況下沒(méi)什么影響,，但有些場(chǎng)合還是會(huì)帶來(lái)一些麻煩，如果能減少這個(gè)曲面的塊數(shù)自然是最好的,。在Pro/Engineer中,，封閉的樣條曲線都會(huì)被自動(dòng)分成兩段，外輪廓正是這樣被分成兩段的樣條曲線,，同樣一個(gè)圓在Pro/Engineer中也是會(huì)被自動(dòng)分成兩半的,，而在上面的可變掃描中，因?yàn)閮蓷l軌跡的斷點(diǎn)不對(duì)應(yīng)（圖14）,，所以便得到了四塊曲面,。要減少這個(gè)曲面塊數(shù)，就必須手工參與圓的打斷以便讓它在掃描的時(shí)候可以和外輪廓曲線的斷點(diǎn)對(duì)應(yīng),。

圓軌跡可變掃描曲面面片

要在期望的位置打斷草繪的圓軌跡,，首先在進(jìn)入草繪環(huán)境時(shí)選擇外輪廓曲線的兩個(gè)端點(diǎn)作為參考點(diǎn)

設(shè)置分割點(diǎn)

然后分別通過(guò)圓心和兩個(gè)斷點(diǎn)連中心線,，在這這兩條中心線和圓的交點(diǎn)上放置兩個(gè)打斷點(diǎn)就可以把圓按要求分成圖示的兩段了

設(shè)置分割對(duì)應(yīng)點(diǎn)

經(jīng)過(guò)這樣的處理后,，圓軌跡可變掃描得到的曲面就會(huì)變成了兩塊,，比原來(lái)的少了一半,，并且也避免了出現(xiàn)小片面的情況(圖17)。

合并分割面

在前面說(shuō)過(guò)，進(jìn)行圓軌跡可變掃描的時(shí)候圓軌跡的大小并不太講究,，但在有的時(shí)候需要注意不能太小,，下面就來(lái)看看什么情況下有大小的要求。下面的案例要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)外輪廓像雞蛋形的弧面,，輪廓的尺寸如圖所示,，分別是半圓加半橢圓構(gòu)建的，可以看到形狀相對(duì)來(lái)說(shuō)是長(zhǎng)條形,，弧面的最高點(diǎn)投影位置如圖所示（圖18）,。

長(zhǎng)橢圓偏心弧面

假設(shè)在這個(gè)最高點(diǎn)投影創(chuàng)建一個(gè)直徑為20的圓作為軌跡,，那會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題呢？用戶(hù)測(cè)試一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)可變掃描會(huì)失敗,，而失敗的原因是為什么呢,？要理解這個(gè)失敗原因首先要理解可變掃描的多條軌跡之間在掃描過(guò)程中是如何尋找對(duì)應(yīng)點(diǎn)的，在Pro/Engineer中是這樣計(jì)算可變掃描的軌跡對(duì)應(yīng)點(diǎn)的：比如在原始軌跡上的起始位置A1,，首先確定草繪平面,，得到草繪平面和第二條軌跡的交點(diǎn)，但對(duì)于封閉的軌跡而言,，顯然會(huì)得到兩個(gè)交點(diǎn)如圖的B1和B2,，從用戶(hù)期望來(lái)說(shuō)，當(dāng)然希望是對(duì)應(yīng)B1,，這樣才能正確掃描,。但是對(duì)于軟件而言，它總是選擇和A1距離最近的點(diǎn)作為對(duì)應(yīng)點(diǎn),，在本案例中A1到B1的距離將是90,，而A1到B2的距離卻只有60，顯然B2點(diǎn)離A1點(diǎn)更近,，因此自然會(huì)選擇B2點(diǎn)作為了對(duì)應(yīng)點(diǎn),，這樣很顯然就會(huì)造成掃描結(jié)果的自相交而導(dǎo)致掃描的失敗了。

掃描過(guò)程截面對(duì)應(yīng)點(diǎn)出錯(cuò)

明白了這個(gè)道理其實(shí)就不難算出中間的圓軌跡半徑最小是多少了，經(jīng)過(guò)計(jì)算會(huì)知道中間的圓半徑要大于25（直徑50）才能保證D1的距離小于D2從而建立正確的軌跡對(duì)應(yīng)關(guān)系,。因此可以把圓直徑改為60就可以了（圖20）,，在實(shí)際中我們未必需要通過(guò)這樣的計(jì)算來(lái)確定,，大概用眼睛觀察都知道應(yīng)該采用多大的圓了，當(dāng)然用戶(hù)其實(shí)也可以選擇一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法,，也就是把可變掃描原始軌跡的默認(rèn)起點(diǎn)從A1改到A2就可以了,，這樣就不會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)點(diǎn)錯(cuò)位的情況了。

輔助圓軌跡適當(dāng)畫(huà)大一點(diǎn)

對(duì)于這個(gè)模型,，可以直接創(chuàng)建一條中心軸作為參考（實(shí)際上前面的模型也可以通過(guò)點(diǎn)創(chuàng)建一條法向于草繪平面的中心軸作為參考）。選擇圓做原始軌跡,，外輪廓曲線做為軌跡進(jìn)行可變掃描,。

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草繪的截面和前面的類(lèi)似,，都是需要注意幾個(gè)約束和尺寸的標(biāo)注方法

圓軌跡可變掃描截面

確定草繪的截面退出草繪可以得到可變掃描的曲面（圖23,，24），

雖然圓軌跡可變掃描的適用性比較廣，但并不是所有輪廓形狀都可以,，圓軌跡可變掃描的輪廓曲線是最好是凸類(lèi)圓形的,，換言之，兩個(gè)方向的長(zhǎng)度差不能太遠(yuǎn),，同時(shí)也不能有太凹的地方,，如下圖所示合適和不合適的情況

圓軌跡可變掃描的適用范圍

以上內(nèi)容為黃光輝IceFai原創(chuàng)作品,，本文共分兩部分，這是第一部分,，講解圓軌跡可變掃描方法的原理和基本實(shí)現(xiàn)方法,，第二部分講解曲面上的圓軌跡可變掃描應(yīng)用和高級(jí)圓軌跡可變掃描曲面實(shí)例，歡迎大家閱讀,。