ICEM Surf 设计的不同阶段对模型有各自的要求: ▪创意造型阶段要求快速直观的建模工具,让设计师可以很好地表达设计意图; ▪方案冻结阶段需要工具具备高品质曲面的建模、分析、检查能力; ▪汇报阶段要求曲面能够准确地体现物理状态,以便决策者能够做出准确的判断,并且指导后续的生产环节。 在传统的工作流程里, 这些要求都是由不同的独立软件来完成的。这种方式容易形成应用孤岛:每个环节的数据脱节、转换耗时费力,并要面对格式之间信息丢失的风险。 达索系统3DEXPERIENCE平台上的工具 CATIA ICEM Design Experience(IDX)工具完整地解决了这些问题。多年来,ICEM Surf以其强大的Bezier曲面数据形式、出色的建模功能、分析工具以及工作流程,服务于头部质量的曲面造型设计,成为了A级曲面建模技术的佼佼者。IDX兼具灵活、准确,提供了强大的建模能力,不仅能够在研发早期将设计意图快速表达出来,也能够创建满足生产制造要求的高级曲面。配合三维体验平台上其他强大的功能,可以实现造型阶段诸多优化、评审需求,为加速设计研发过程,提高造型质量提供支持。IDX全新的操作界面,基于3DEXPERIENCE平台完整的功能特性,并且整合了设置、管理、造型、分析、可视化等功能。无论用户是否具有3DEXPERIENCE平台的使用经验,都可以快速地熟悉界面,投入工作。
IDX引入了“塑形(Sculpture)“ 的直观建模概念,以设计师较易掌握的方式创建和调整曲面。相较于传统的ICEM Surf 和CATIA Icem,这种方式能够极大简化操作,放低使用的技术门槛,使设计师将注意力更多地集中在创意上。
IDX提供了全新的“软参数(Soft Parametric)“功能。在使用了软参数的设定后,每一步的操作不再是孤立的,对当前造型的修改可以传递到下游操作。模型修改的输入可以保留,为调整提供了极大的便捷。
基于业内的高级曲面工具ICEM Surf的曲面技术,可以基于贝塞尔方式,使用建模解算器完成造型工作。同时,对于使用Nurbs方式建模的用户也提供了基于特征的建模方式,灵活地应对用户的工作习惯和交付要求。 在设计研发阶段的工具链上,IDX的能力完整地覆盖了创意建模到高级曲面建模。这就意味着IDX除了具备直观的快速灵活建模能力和高级曲面技术之外也可以支持当设计进入收敛阶段时,配合扫描数据进行逆向建模工作。
随着产品研发速度的加快,造型阶段的工作效率也要求提高。3DEXPERIENCE平台通过细分曲面工具Imagine and Shape(IMA)建立了造型阶段的数字替身。作为三维体验平台成员,IDX可以与IMA数字模型协同工作,配合物理模型加速优化过程。 CATIA IMA 细分曲面建模是一种兼具Polygon和NURBS特性的独特曲面建模方式,早在CATIA V5时代,达索系统就率先把传统NURBS数据和Polygon建模方式做了突破性的结合,其中的CATIA Imagine & Shape(IMA)模块就是细分曲面建模。细分曲面跟polygon一样,能用任意拓扑构建曲面,不用考虑连续性;同时能用比较少的控制点制作光滑有机的形态,生成的是准确的NURBS曲面,可以用于下游工程部门的设计校核。
细分曲面不会取代所有的NURBS工作流程,但对前期CAS设计阶段影响深远。 首先,使第一版辅助造型的CAS数据出现的时间提前一个月。因NURBS建模所需人力较多,成本比较高,传统的造型设计流程往往得等到设计效果图选定后都进行CAS数据设计。CATIA细分曲面一人两天可以完成外饰CAS数据的制作,带了效率的极大增加,使得效果图阶段多方案数据并行成为可能,并在效果图选定的节点完成一版数据的发放,工程部门拿到第一版CAS数据的时间提前一个月,尽早展开可行性分析校核,提前发现问题。 其次,抹平了二维转三维的技术鸿沟,增强了设计效率。CATIA IMA因其简单易学,造型设计师也可以轻松上手,以往需要数字模型师来进行三维转化的工作也能由造型设计师来完成。设计师可以专注于造型的调整而不用在意面的衔接和连续性,从而更好的体现设计意图,提高设计效率。 最后,减少对小比例模型的依赖,快速进入1:1油泥模型阶段。用油泥作为材来制作小比例模型主要是因为其容易修改,便于在模型制作阶段不断调整。CATIA IMA因其灵活地揉捏、拖拽多边形框架进行曲面修改的特点可以称为虚拟油泥建模。小比例油泥阶段的三维再创造和方案快速调整可以在CATIA IMA里来完成。当然1:1的油泥模型不可取代,真实比例的实物模型验证仍然是造型设计不可或缺的环节,小比例模型越来越不受重视也是因为当造型放大后与小比例状态会有很大的感官差别,CATIA IMA的出现加快了进入1:1油泥模型阶段的进程。已经有一些主机厂取消了小比例油泥的制作,细分曲面建模之后直接进行1:1油泥的制作。 细分曲面建模在造型设计流程中延伸的越靠后,意味更高的效率和更低的制作成本。在对光影要求比较高的外饰CAS中可以用来制作CAS0甚至CAS1;在光影要求不高的内饰CAS可以延伸到CAS2阶段,配合主断面的校核;在座椅软表面的制作中有些主机厂已经直接做到了最终表面的发放。 CATIA IMA的价值 快速的三维造型实现低成本造型方案快速迭代:以外饰CAS为例,传统NURBS建模需要3人3至5天完成一版外CAS大面制作(不包含外后视镜、轮毂、大灯内CAS等),修改一版数据同样需要三天来完成。CATIA IMA只需1人一至两天即可完成一版外饰CAS数据制作,修改的时间可以降为几小时甚至几分钟,极大的减少了数据制作成本,使得多方案数据并行成为可能。 独特算法实现更高的建模效率:Polygon建模在制作棱线或圆角时需要三条边来进行卡边,CATIA IMA因其独特的算法可以调整边的权重,由-100到100的数值实现硬棱到圆角的效果转变, 更少的线意味着更高的效率。如下图箭头所示,在CATIA IMA里一条单线即可制作出圆角特征,无需更多的细分线条。
整张Subd曲面更容易实现光顺的光影: Polygon建模在制作分缝或者圆孔特征时得根据边界布线,因此很难实现两侧造型特征的光影连续性。CATIA IMA因其与NURBS兼容的特性,可以通过裁切倒角的方式来制作分缝或者圆孔等细节特征,不用破坏网格布线,从而更容易实现光顺的光影。如左下图绿圈所示,使用CATIA IMA通过裁切的方式制作分缝,翼子板和门板光影是连续的;如右下图红圈所示,采用polygon随着边界布线的方式,翼子板和前保光影不连续。
兼容曲面数据和点云数据实现与曲面设计和油泥模型的无缝衔接: CATIA IMA支持在曲面数据和点云数据上进行数据制作。CATIA IMA细分曲面可以与NURBS曲面建立连接约束,当有些特征如轮口希望准确调整时可以将细分曲面匹配到NURBS曲面上,通过NURBS曲面的调整实现更好的效果;在油泥配合阶段可以在扫描数据基础上快速进行点云逆向,并进行数据修改。上图为细分曲面匹配到NURBS轮口数据上,下图为在点云数据上创建细分曲面。
细分曲面与GSD混合建模打通概念设计与详细设计: CATIA IMA细分建模可以与CATIA GSD混合建模,完成分缝,倒角的制作,同时实现特征的参数化调整,从而打通概念模型和详细设计。如下图可以根据工程输入面用裁切完成座椅侧翼与护板旋转配合面的制作。
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ICEM Surf
设计的不同阶段对模型有各自的要求:
▪创意造型阶段要求快速直观的建模工具,让设计师可以很好地表达设计意图;
▪方案冻结阶段需要工具具备高品质曲面的建模、分析、检查能力;
▪汇报阶段要求曲面能够准确地体现物理状态,以便决策者能够做出准确的判断,并且指导后续的生产环节。
在传统的工作流程里, 这些要求都是由不同的独立软件来完成的。这种方式容易形成应用孤岛:每个环节的数据脱节、转换耗时费力,并要面对格式之间信息丢失的风险。
达索系统3DEXPERIENCE平台上的工具 CATIA ICEM Design Experience(IDX)工具完整地解决了这些问题。多年来,ICEM Surf以其强大的Bezier曲面数据形式、出色的建模功能、分析工具以及工作流程,服务于头部质量的曲面造型设计,成为了A级曲面建模技术的佼佼者。IDX兼具灵活、准确,提供了强大的建模能力,不仅能够在研发早期将设计意图快速表达出来,也能够创建满足生产制造要求的高级曲面。配合三维体验平台上其他强大的功能,可以实现造型阶段诸多优化、评审需求,为加速设计研发过程,提高造型质量提供支持。IDX全新的操作界面,基于3DEXPERIENCE平台完整的功能特性,并且整合了设置、管理、造型、分析、可视化等功能。无论用户是否具有3DEXPERIENCE平台的使用经验,都可以快速地熟悉界面,投入工作。
IDX引入了“塑形(Sculpture)“ 的直观建模概念,以设计师较易掌握的方式创建和调整曲面。相较于传统的ICEM Surf 和CATIA Icem,这种方式能够极大简化操作,放低使用的技术门槛,使设计师将注意力更多地集中在创意上。
IDX提供了全新的“软参数(Soft Parametric)“功能。在使用了软参数的设定后,每一步的操作不再是孤立的,对当前造型的修改可以传递到下游操作。模型修改的输入可以保留,为调整提供了极大的便捷。
基于业内的高级曲面工具ICEM Surf的曲面技术,可以基于贝塞尔方式,使用建模解算器完成造型工作。同时,对于使用Nurbs方式建模的用户也提供了基于特征的建模方式,灵活地应对用户的工作习惯和交付要求。
在设计研发阶段的工具链上,IDX的能力完整地覆盖了创意建模到高级曲面建模。这就意味着IDX除了具备直观的快速灵活建模能力和高级曲面技术之外也可以支持当设计进入收敛阶段时,配合扫描数据进行逆向建模工作。
随着产品研发速度的加快,造型阶段的工作效率也要求提高。3DEXPERIENCE平台通过细分曲面工具Imagine and Shape(IMA)建立了造型阶段的数字替身。作为三维体验平台成员,IDX可以与IMA数字模型协同工作,配合物理模型加速优化过程。
CATIA IMA
细分曲面建模是一种兼具Polygon和NURBS特性的独特曲面建模方式,早在CATIA V5时代,达索系统就率先把传统NURBS数据和Polygon建模方式做了突破性的结合,其中的CATIA Imagine & Shape(IMA)模块就是细分曲面建模。细分曲面跟polygon一样,能用任意拓扑构建曲面,不用考虑连续性;同时能用比较少的控制点制作光滑有机的形态,生成的是准确的NURBS曲面,可以用于下游工程部门的设计校核。
细分曲面不会取代所有的NURBS工作流程,但对前期CAS设计阶段影响深远。
首先,使第一版辅助造型的CAS数据出现的时间提前一个月。因NURBS建模所需人力较多,成本比较高,传统的造型设计流程往往得等到设计效果图选定后都进行CAS数据设计。CATIA细分曲面一人两天可以完成外饰CAS数据的制作,带了效率的极大增加,使得效果图阶段多方案数据并行成为可能,并在效果图选定的节点完成一版数据的发放,工程部门拿到第一版CAS数据的时间提前一个月,尽早展开可行性分析校核,提前发现问题。
其次,抹平了二维转三维的技术鸿沟,增强了设计效率。CATIA IMA因其简单易学,造型设计师也可以轻松上手,以往需要数字模型师来进行三维转化的工作也能由造型设计师来完成。设计师可以专注于造型的调整而不用在意面的衔接和连续性,从而更好的体现设计意图,提高设计效率。
最后,减少对小比例模型的依赖,快速进入1:1油泥模型阶段。用油泥作为材来制作小比例模型主要是因为其容易修改,便于在模型制作阶段不断调整。CATIA IMA因其灵活地揉捏、拖拽多边形框架进行曲面修改的特点可以称为虚拟油泥建模。小比例油泥阶段的三维再创造和方案快速调整可以在CATIA IMA里来完成。当然1:1的油泥模型不可取代,真实比例的实物模型验证仍然是造型设计不可或缺的环节,小比例模型越来越不受重视也是因为当造型放大后与小比例状态会有很大的感官差别,CATIA IMA的出现加快了进入1:1油泥模型阶段的进程。已经有一些主机厂取消了小比例油泥的制作,细分曲面建模之后直接进行1:1油泥的制作。
细分曲面建模在造型设计流程中延伸的越靠后,意味更高的效率和更低的制作成本。在对光影要求比较高的外饰CAS中可以用来制作CAS0甚至CAS1;在光影要求不高的内饰CAS可以延伸到CAS2阶段,配合主断面的校核;在座椅软表面的制作中有些主机厂已经直接做到了最终表面的发放。
CATIA IMA的价值
l快速的三维造型实现低成本造型方案快速迭代:以外饰CAS为例,传统NURBS建模需要3人3至5天完成一版外CAS大面制作(不包含外后视镜、轮毂、大灯内CAS等),修改一版数据同样需要三天来完成。CATIA IMA只需1人一至两天即可完成一版外饰CAS数据制作,修改的时间可以降为几小时甚至几分钟,极大的减少了数据制作成本,使得多方案数据并行成为可能。
独特算法实现更高的建模效率:Polygon建模在制作棱线或圆角时需要三条边来进行卡边,CATIA IMA因其独特的算法可以调整边的权重,由-100到100的数值实现硬棱到圆角的效果转变, 更少的线意味着更高的效率。如下图箭头所示,在CATIA IMA里一条单线即可制作出圆角特征,无需更多的细分线条。
整张Subd曲面更容易实现光顺的光影:Polygon建模在制作分缝或者圆孔特征时得根据边界布线,因此很难实现两侧造型特征的光影连续性。CATIA IMA因其与NURBS兼容的特性,可以通过裁切倒角的方式来制作分缝或者圆孔等细节特征,不用破坏网格布线,从而更容易实现光顺的光影。如左下图绿圈所示,使用CATIA IMA通过裁切的方式制作分缝,翼子板和门板光影是连续的;如右下图红圈所示,采用polygon随着边界布线的方式,翼子板和前保光影不连续。
兼容曲面数据和点云数据实现与曲面设计和油泥模型的无缝衔接:CATIA IMA支持在曲面数据和点云数据上进行数据制作。CATIA IMA细分曲面可以与NURBS曲面建立连接约束,当有些特征如轮口希望准确调整时可以将细分曲面匹配到NURBS曲面上,通过NURBS曲面的调整实现更好的效果;在油泥配合阶段可以在扫描数据基础上快速进行点云逆向,并进行数据修改。上图为细分曲面匹配到NURBS轮口数据上,下图为在点云数据上创建细分曲面。
细分曲面与GSD混合建模打通概念设计与详细设计:CATIA IMA细分建模可以与CATIA GSD混合建模,完成分缝,倒角的制作,同时实现特征的参数化调整,从而打通概念模型和详细设计。如下图可以根据工程输入面用裁切完成座椅侧翼与护板旋转配合面的制作。