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CATIA中常用曲线及其参数理论基础

2015年07月04日 CAD 阅读 2,493 views 次

在CATIA曲面设计中常用的曲线有贝赛尔曲线、B样条曲线、NURBS曲线定义的自由曲线和近似圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)。

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这些曲线所包含的影响曲线质量的参数主要包括方向、节点、控制点等,它们决定着曲线的形状和特性。

1、曲线的参数

(1)方向(Direction):当曲线是用来生成放样曲面时,方向就非常重要。由于曲线方向的问题可能会导致放样的失败,或生成质量较差的放样曲面。

(2)节点(Node):曲线上两个跨度相连接的位置。(如上图所示,曲线上的蓝色点)

(3)段(Span、Segment):曲线两个节点之间的部分;

(4)起始点和终点:它们可能是分散的两个点(开放的曲线),也可能是重合的两个点(封闭的曲线)。它们可以是自由的点,也可以是与其它几何特征有约束关系的点。

(5)控制点(Control Point):在小区域内影响及约束曲线形状的数学意义上的点(如上图所示蓝色控制线上的点)。在多数情况下用户可以指定控制点的总数。每个控制点都有它自己权重和位置的物理实体。控制点数量是多还是少各有优劣,过多的控制点可能会使曲线产生折皱,降低曲线质量。太少的控制点则有可能让曲线丢失我们想要的形状。

(6)阶次(Order):曲线外形大多数是由它们的阶次来决定的,在默认情况下,软件用4阶的曲线公式来描述一条曲线,CATIA最高可以接受22阶曲线。如一条直线通常是一条2阶的曲线,一个圆弧或圆通常是一条3阶的曲线,其它的曲线基本上都可以用4阶的曲线来描述。一般而言,曲线的阶次越高,曲线越不易控制,计算也就越复杂。

2、曲线参数间的相互关系

曲线各参数间的关系式如下:

控制点的数量=内部节点数+曲线自由度数+1

阶次=曲线自由度数+1

内部节点的数量=段数-1

控制点的数量=内部节点的数量+阶次=段数+阶次-1

例如,曲线的阶次为4,段数为3,内部节点数为2,所以其控制点数为:3+4-1=6.

3、控制点的分布

一条曲线控制点的分布主要有两种:均匀分布和非均匀分布。控制点均匀分布的曲线,其控制点沿着曲线在空间中均匀、平滑的分布在曲线上,曲线形状平滑。而非均匀分布的曲线,在高曲率的地方会用到更多的控制点,在平坦的区域则使用较少的控制点。

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