《逆向工程與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)》 課件 2.3 升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.3

升降座椅把手逆向造型

及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)常規(guī)基礎(chǔ)特征，使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓錐、平面、曲面修剪等命令完成自由曲面特征，使用面片擬合直接生成。產(chǎn)品特征分析自由曲面特征，使用面片擬合直接生成。收縮缺陷特征，使用曲面修剪后修補(bǔ)缺陷處曲面。項(xiàng)目二

通過(guò)案例練習(xí)快速熟悉GeomagicDesignX軟件逆向建模模塊，如何使用強(qiáng)大的曲面建模工具完成自由曲面逆向設(shè)計(jì)及更多的混合設(shè)計(jì)相關(guān)功能，逐步引導(dǎo)大家完成升降座椅把手的逆向建模設(shè)計(jì)。升降座椅把手逆向設(shè)計(jì)構(gòu)建思路

領(lǐng)域分割

外表面自由曲面擬合

外表面收縮缺陷處邊界構(gòu)建

外表面收縮缺陷處曲面修剪

外表面缺陷處曲面放樣修補(bǔ)

升降座椅把手的外表面特征2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二升降座椅把手逆向設(shè)計(jì)構(gòu)建思路縫合曲面，使其轉(zhuǎn)化為實(shí)體。利用面片草圖，實(shí)體拉伸、倒圓角等命令完成細(xì)節(jié)特征構(gòu)建。結(jié)合人機(jī)工程學(xué)相關(guān)知識(shí)完成對(duì)升降座椅把手的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。內(nèi)表面基礎(chǔ)特征，使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓錐、平面等命令完成，通過(guò)不斷修剪曲面來(lái)創(chuàng)建升降座椅把手內(nèi)表面。利用修剪曲面、放樣等命令完成升降座椅把手外表面和內(nèi)表面之間的過(guò)渡和細(xì)節(jié)特征處理。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令1、領(lǐng)域劃分“自動(dòng)分割”命令“自動(dòng)分割”通過(guò)自動(dòng)識(shí)別點(diǎn)云數(shù)據(jù)的3D特征，實(shí)現(xiàn)特征領(lǐng)域分類。分類后的特征領(lǐng)域具有幾何特征信息，可用于快速創(chuàng)建特征。具體操作步驟如下：（1）在菜單欄中單擊“插入”→“導(dǎo)入”命令，導(dǎo)入要處理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。（2）在工具欄中單擊“領(lǐng)域組”按鈕，進(jìn)入“領(lǐng)域組”模式，彈出“自動(dòng)分割”對(duì)話框，如圖所示。（3）設(shè)置敏感度。在“自動(dòng)分割”對(duì)話框中，根據(jù)模型的復(fù)雜程度，輸入適當(dāng)?shù)摹懊舾卸取?，越?fù)雜的模型設(shè)置“敏感度”越高，分割的領(lǐng)域面越多。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令1、領(lǐng)域劃分“自動(dòng)分割”命令

（4）設(shè)置面片粗糙度。在“自動(dòng)分割”對(duì)話框中，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)雜點(diǎn)水平調(diào)整“面片粗糙度”，單擊“估算”按鈕顯示一個(gè)合適的粗糙度值。（5）單擊“確定”按鈕完成自動(dòng)分割操作，同一模型在敏感度為30和90的領(lǐng)域分割的對(duì)比圖，如右圖（a）、（b）所示。領(lǐng)域組劃分之后，會(huì)以不同顏色標(biāo)注不同的領(lǐng)域，分割出模型相應(yīng)的特征，以便于建模。自動(dòng)分割領(lǐng)域時(shí)盡量將模型分割成面領(lǐng)域、圓柱領(lǐng)域等規(guī)則領(lǐng)域。（a）

（b）2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令2、面片擬合命令面片擬合的主要功能是將曲面擬合至所選單元面或領(lǐng)域上。具體操作步驟如下：（1）在菜單欄中單擊“模型”模塊，選中“面片擬合”命令，彈出“面片擬合”對(duì)話框，如圖所示。（2）選中需要擬合成面片的單元面或領(lǐng)域，更改透明藍(lán)色長(zhǎng)方形區(qū)域至合適大小，旋轉(zhuǎn)至與領(lǐng)域邊緣大致平行。（3）在“分辨率”一欄中選擇“許可偏差”，根據(jù)需要面片的光滑程度與精度更改“最大控制點(diǎn)數(shù)”與“擬合選項(xiàng)”一欄中的“平滑”值?！白畲罂刂泣c(diǎn)數(shù)”越大，擬合的面片精度越高，誤差越小，但光滑程度越低，即越扭曲，反之同理。擬合面片的精度與光滑程度可以通過(guò)面片偏差、觀察面片在不同方向的扭曲程度來(lái)判斷。（4）單擊“√”按鈕完成面片擬合操作。擬合出的面片盡量光順且精度符合要求，以便于后續(xù)的建模。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令3、面片草圖命令“面片草圖”選項(xiàng)卡包含從網(wǎng)格或點(diǎn)云中提取剖面折線或側(cè)面影像折線以及在提取的多段線上創(chuàng)建二維草圖（如直線、圓、矩形）所需的命令。具體操作步驟如下：（1）單擊菜單欄中的“草圖”，在“設(shè)置”工具欄中選擇“面片草圖”彈出“面片草圖的設(shè)置”對(duì)話框如圖所示。（2）單擊選擇“平面投影”，單擊“基準(zhǔn)平面”，選擇需要作為基準(zhǔn)的平面，定義“由基準(zhǔn)面偏移的距離”（可拖動(dòng)細(xì)長(zhǎng)箭頭來(lái)觀察合適的草圖形狀），單擊“√”進(jìn)入面片草圖編輯模式，即可進(jìn)入草圖模式進(jìn)行截面圖形的繪制。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令3、面片草圖命令（3）如果產(chǎn)品為回轉(zhuǎn)截面，可以選擇“回轉(zhuǎn)投影”，如圖所示，單擊“中心軸”，選擇需要作為中心軸的軸線，單擊“基準(zhǔn)平面”，選擇需要作為基準(zhǔn)的平面，定義“由基準(zhǔn)面偏移的角度”（可拖動(dòng)綠色箭頭來(lái)觀察合適的草圖形狀），單擊“√”進(jìn)入面片草圖編輯模式，即可得到回轉(zhuǎn)形狀的截面，進(jìn)入草圖模式進(jìn)行截面圖形的繪制。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令4、曲面掃描命令掃描需要兩個(gè)草圖，即一個(gè)路徑和一個(gè)輪廓。沿著向?qū)窂嚼燧喞?，以?chuàng)建開(kāi)放掃描曲面?；蛘呖梢詫㈩~外輪廓用作向?qū)€。具體操作步驟如下：（1）單擊菜單欄中的“模型”，再單擊創(chuàng)建曲面模塊中的“掃描”，彈出對(duì)話框如圖所示；（2）單擊對(duì)話框中的“輪廓”，選擇圖中截面輪廓，再單擊“路徑”，選擇圖中路徑線；（3）單擊“√”完成掃描命令，即可創(chuàng)建曲面。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicDesignX常用命令5、曲面放樣命令

曲面放樣命令至少需要使用兩個(gè)輪廓來(lái)放樣曲面，按照選擇輪廓的順序?qū)⑵浠ハ噙B接，或者可將額外輪廓用作向?qū)€，以幫助清晰明確地引導(dǎo)放樣。

具體步驟如下：（1）單擊菜單欄中的“模型”，選擇創(chuàng)建曲面模塊的“放樣”命令，彈出對(duì)話框如下圖所示；（2）單擊“輪廓”，選擇需要放樣的輪廓曲線，在約束條件的“起始約束”和“終止約束”中選擇“與面相切”；（3）.單擊“√”完成放樣曲面創(chuàng)建。

要點(diǎn)：草圖與草圖之間的放樣是為了創(chuàng)建曲面或?qū)嶓w，面與面輪廓之間的放樣是為了光順的銜接兩張曲面，在進(jìn)行面與面輪廓的放樣時(shí)，盡量做到兩輪廓長(zhǎng)度與平行度一致或接近，這樣放樣出的曲面較光順。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二點(diǎn)云直接面片擬合點(diǎn)線面構(gòu)造曲面VS點(diǎn)云面片擬合

如果做一個(gè)單張且比較平坦的曲面時(shí)，直接用面片擬合更方便。但是對(duì)那些曲率半徑變化大的曲面則不適用，構(gòu)造面時(shí)誤差較大。點(diǎn)---線---面構(gòu)造曲面

常規(guī)的逆向曲面設(shè)計(jì)遵循點(diǎn)--線--面的方法構(gòu)造曲面。首先根據(jù)數(shù)據(jù)采集得到的產(chǎn)品點(diǎn)云構(gòu)造曲線，根據(jù)樣品的形狀、特征運(yùn)用各種構(gòu)面方法建立曲面。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)是研究人及其與人相關(guān)的物體（機(jī)械、家具、工具等）系統(tǒng)及環(huán)境，使其符合人體的額生理，心理及解剖學(xué)特性，從而改善工作休閑環(huán)境，提高舒適性和效率的學(xué)科。認(rèn)真研究這門(mén)科學(xué)，可以創(chuàng)造出最佳設(shè)計(jì)和最適宜的條件，使人機(jī)實(shí)現(xiàn)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、工作座椅人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)

當(dāng)人站立時(shí)，人體的足裸、腰部、臀部和脊椎等關(guān)節(jié)部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態(tài)，而坐時(shí)，可免除這些肌力，減少人體能耗，消除疲勞，坐姿態(tài)比站立更有利于血液循環(huán)，而且有利于保持身體的穩(wěn)定。目前，大多數(shù)辦公室人員、腦力勞動(dòng)者、部分體力勞動(dòng)者都采用坐姿工作。因而工作坐椅設(shè)計(jì)和相關(guān)的坐姿分析日益成為人機(jī)工程學(xué)工作者和設(shè)計(jì)師們關(guān)注的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，主要包括如下幾點(diǎn)：（1）使操作者在工作中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確控制和操作。（2）座高（360—480mm)和腰靠高(165—210mm)必須是可調(diào)節(jié)的。（3）椅坐面和腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)使其感到安全、舒適。（4）腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定彈性和足夠剛性，腰靠?jī)A角不超過(guò)115度。（5）結(jié)構(gòu)材料應(yīng)耐用、阻燃、無(wú)毒。坐墊、腰靠、扶手的覆蓋層應(yīng)使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導(dǎo)電材料制造。從而總結(jié)出座椅的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，如圖所示，方便設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)時(shí)選用。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2、手握式工具的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)

人機(jī)匹配是指人的特性與機(jī)器特性的適當(dāng)配合。在人機(jī)系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的主體，機(jī)器是人創(chuàng)造出來(lái)的，機(jī)器當(dāng)然應(yīng)該適應(yīng)人的特點(diǎn)。如操作空間應(yīng)與人體外形測(cè)量尺寸相適應(yīng)；操作機(jī)構(gòu)應(yīng)與人的形體和最佳用力范圍相適應(yīng)，指示儀表及信號(hào)應(yīng)適合人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的常規(guī)要求等。操作者的人體功能限制也對(duì)機(jī)器設(shè)計(jì)提出了特殊要求。人機(jī)結(jié)合的原則改變了傳統(tǒng)的只考慮機(jī)械性能的設(shè)計(jì)思想，提出了同時(shí)考慮人與機(jī)器兩方面因素、以獲取最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的設(shè)計(jì)思想。

根據(jù)手的解剖及其與工具使用有關(guān)的疾患，可以得到手握式工具的設(shè)計(jì)原則。（1）手握式工具一般設(shè)計(jì)原則a、必須有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；b、必須與操作者身體成適當(dāng)比例，使操作者發(fā)揮最大效率；c、適當(dāng)考慮性別、訓(xùn)練程度和身體素質(zhì)的差異；d、作業(yè)姿勢(shì)不能引起過(guò)度疲勞。圖2-3-12

腕關(guān)節(jié)動(dòng)作狀態(tài)2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目二人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2、手握式工具的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)

（2）手握式工具考慮解剖學(xué)因素的人因設(shè)計(jì)原則在實(shí)驗(yàn)室中常需要操作各式的手工具或是控制器，不良的手操作器物設(shè)計(jì)常是操作人員工作績(jī)效及手部健康的殺手。其人因設(shè)計(jì)原則包括：圖2-3-13

人機(jī)工學(xué)設(shè)計(jì)剪刀

a、保持手腕正直:選用不會(huì)造成手腕屈伸的工具；

b、避免組織受到壓迫:注意握柄部分是否會(huì)壓迫到手掌中較軟的區(qū)域(如掌心),可以以增加握柄長(zhǎng)度或分散轉(zhuǎn)移手掌受力區(qū)域來(lái)達(dá)成；

c、避免手指重復(fù)動(dòng)作：可改變施力啟動(dòng)的部位,以較省力及手指自然屈曲的姿勢(shì)控制為宜；2.3升降座椅把手逆向造