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

2.3

升降座椅把手逆向造型

及創(chuàng)新設計項目二2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計常規(guī)基礎特征，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缺陷處曲面。項目二

通過案例練習快速熟悉GeomagicDesignX軟件逆向建模模塊，如何使用強大的曲面建模工具完成自由曲面逆向設計及更多的混合設計相關功能，逐步引導大家完成升降座椅把手的逆向建模設計。升降座椅把手逆向設計構(gòu)建思路

領域分割

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

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)新設計項目二升降座椅把手逆向設計構(gòu)建思路縫合曲面，使其轉(zhuǎn)化為實體。利用面片草圖，實體拉伸、倒圓角等命令完成細節(jié)特征構(gòu)建。結(jié)合人機工程學相關知識完成對升降座椅把手的創(chuàng)新設計。內(nèi)表面基礎特征，使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓錐、平面等命令完成，通過不斷修剪曲面來創(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)表面之間的過渡和細節(jié)特征處理。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二逆向設計軟件GeomagicDesignX常用命令1、領域劃分“自動分割”命令“自動分割”通過自動識別點云數(shù)據(jù)的3D特征，實現(xiàn)特征領域分類。分類后的特征領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”→“導入”命令，導入要處理的點云數(shù)據(jù)。（2）在工具欄中單擊“領域組”按鈕，進入“領域組”模式，彈出“自動分割”對話框，如圖所示。（3）設置敏感度。在“自動分割”對話框中，根據(jù)模型的復雜程度，輸入適當?shù)摹懊舾卸取?，越復雜的模型設置“敏感度”越高，分割的領域面越多。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二逆向設計軟件GeomagicDesignX常用命令1、領域劃分“自動分割”命令

（4）設置面片粗糙度。在“自動分割”對話框中，根據(jù)點云數(shù)據(jù)雜點水平調(diào)整“面片粗糙度”，單擊“估算”按鈕顯示一個合適的粗糙度值。（5）單擊“確定”按鈕完成自動分割操作，同一模型在敏感度為30和90的領域分割的對比圖，如右圖（a）、（b）所示。領域組劃分之后，會以不同顏色標注不同的領域，分割出模型相應的特征，以便于建模。自動分割領域時盡量將模型分割成面領域、圓柱領域等規(guī)則領域。（a）

（b）2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二逆向設計軟件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”對話框，如圖所示。（2）選中需要擬合成面片的單元面或領域，更改透明藍色長方形區(qū)域至合適大小，旋轉(zhuǎn)至與領域邊緣大致平行。（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“最大控制點數(shù)”與“擬合選項”一欄中的“平滑”值?！白畲罂刂泣c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面片偏差、觀察面片在不同方向的扭曲程度來判斷。（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)新設計項目二逆向設計軟件GeomagicDesignX常用命令3、面片草圖命令“面片草圖”選項卡包含從網(wǎng)格或點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“設置”工具欄中選擇“面片草圖”彈出“面片草圖的設置”對話框如圖所示。（2）單擊選擇“平面投影”，單擊“基準平面”，選擇需要作為基準的平面，定義“由基準面偏移的距離”（可拖動細長箭頭來觀察合適的草圖形狀），單擊“√”進入面片草圖編輯模式，即可進入草圖模式進行截面圖形的繪制。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二逆向設計軟件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“基準平面”，選擇需要作為基準的平面，定義“由基準面偏移的角度”（可拖動綠色箭頭來觀察合適的草圖形狀），單擊“√”進入面片草圖編輯模式，即可得到回轉(zhuǎn)形狀的截面，進入草圖模式進行截面圖形的繪制。2.3

升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二逆向設計軟件GeomagicDesignX常用命令4、曲面掃描命令掃描需要兩個草圖，即一個路徑和一個輪廓。沿著向?qū)窂嚼燧喞?，以?chuàng)建開放掃描曲面?；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”，彈出對話框如圖所示；（2）單擊對話框中的“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)新設計項目二逆向設計軟件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輪廓來放樣曲面，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：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，在進行面與面輪廓的放樣時，盡量做到兩輪廓長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)新設計項目二點云直接面片擬合點線面構(gòu)造曲面VS點云面片擬合

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

常規(guī)的逆向曲面設計遵循點--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)品點云構(gòu)造曲線，根據(jù)樣品的形狀、特征運用各種構(gòu)面方法建立曲面。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二人機工程學在產(chǎn)品設計中的應用

人機工程學是研究人及其與人相關的物體（機械、家具、工具等）系統(tǒng)及環(huán)境，使其符合人體的額生理，心理及解剖學特性，從而改善工作休閑環(huán)境，提高舒適性和效率的學科。認真研究這門科學，可以創(chuàng)造出最佳設計和最適宜的條件，使人機實現(xiàn)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成高效、經(jīng)濟、安全的有機系統(tǒng)。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二人機工程學在產(chǎn)品設計中的應用

1、工作座椅人機工程學設計

當人站立時，人體的足裸、腰部、臀部和脊椎等關節(jié)部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態(tài)，而坐時，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、腦力勞動者、部分體力勞動者都采用坐姿工作。因而工作坐椅設計和相關的坐姿分析日益成為人機工程學工作者和設計師們關注的設計要點，主要包括如下幾點：（1）使操作者在工作中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進行準確控制和操作。（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)應使其感到安全、舒適。（4）腰靠結(jié)構(gòu)應具有一定彈性和足夠剛性，腰靠傾角不超過115度。（5）結(jié)構(gòu)材料應耐用、阻燃、無毒。坐墊、腰靠、扶手的覆蓋層應使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導電材料制造。從而總結(jié)出座椅的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，如圖所示，方便設計師設計時選用。2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二人機工程學在產(chǎn)品設計中的應用2、手握式工具的人機工程學設計

人機匹配是指人的特性與機器特性的適當配合。在人機系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的主體，機器是人創(chuàng)造出來的，機器當然應該適應人的特點。如操作空間應與人體外形測量尺寸相適應；操作機構(gòu)應與人的形體和最佳用力范圍相適應，指示儀表及信號應適合人的視覺、聽覺和觸覺的常規(guī)要求等。操作者的人體功能限制也對機器設計提出了特殊要求。人機結(jié)合的原則改變了傳統(tǒng)的只考慮機械性能的設計思想，提出了同時考慮人與機器兩方面因素、以獲取最佳技術經(jīng)濟效果的設計思想。

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

腕關節(jié)動作狀態(tài)2.3升降座椅把手逆向造型及創(chuàng)新設計項目二人機工程學在產(chǎn)品設計中的應用2、手握式工具的人機工程學設計

（2）手握式工具考慮解剖學因素的人因設計原則在實驗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計常是操作人員工作績效及手部健康的殺手。其人因設計原則包括：圖2-3-13

人機工學設計剪刀

a、保持手腕正直:選用不會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壓迫到手掌中較軟的區(qū)域(如掌心),可以以增加握柄長度或分散轉(zhuǎn)移手掌受力區(qū)域來達成；

c、避免手指重復動作：可改變施力啟動的部位,以較省力及手指自然屈曲的姿勢控制為宜；2.3升降座椅把手逆向造