樣條截面可以構造更加隨意的上表面形狀,其中形狀系數僅僅用于變化 H0 以上的部分。如圖 1 所示。

圖 1.jpg

▲圖 1

樣條截面的控制參數包括拉高比例、表面特點,也有五種造型效果,這與橢圓截面的效果大致相同。

1 、基準高度:

一般用網格高度的數值來表示距離零平面的高度,有時所設計的曲面不是從零平面起始的,需要疊加在一個矩形塊上,即曲面生成以后有一個“臺階”,我們可以在浮雕曲面參數設置中用基準高度的數值來表示這個“臺階”的高度。

前面講解矩形截面時提到:針對于矩形截面網格來說,它只有一種高度定義方式,所以生成的網格高度就等于基準高度,但對于其他截面形狀的網格來說,高度定義方式比較多,此時用基準高度的數值來表示網格曲面“臺階”的高度,臺階以上部分按照設置參數計算。

基準高度等于零,生成的曲面網格“臺階”等于零(圖 2),基準高度大于零,生成的曲面網格“臺階”大于零(圖 3),如果基準高度小于零,則生成底面在零平面以下的網格曲面(圖 4)。

圖 2.jpg

▲圖 2

圖 3.jpg

▲圖 3

圖 4.jpg

▲圖 4

2、側面角度:

在三角、橢圓、樣條截面網格中,只要選擇自由高度、限定高度、局部等高中的任何一種,就要對生成曲面網格的側面角度進行設置。

自由高度方式的網格曲面高度由區域邊界大小和側面角度決定,區域不變的情況下,側面角度越大,曲面越陡峭,曲面高度越大。如下圖所示。

側面角度較小.jpg

▲圖 5 側面角度較小

側面角度較大.jpg

▲圖 6 側面角度較大

3、拉高比例:

是一個比例數值,即生成網格曲面高度與設置曲面高度的比例。此值一般為1,如果為零,生成曲面高度將為零;如果大于1,生成曲面比設置的曲面高度要大,反之則比設置的曲面高度小;如果小于零,則生成下凹的曲面。如下圖所示。

拉高比例=2.jpg

▲圖 7 拉高比例=2

拉高比例=1.jpg

▲圖 8 拉高比例=1

拉高比例= –1.jpg

▲圖 9 拉高比例= –1

4 、形狀系數S:

橢圓截面的短軸半徑與長軸半徑之比。

在設置橢圓截面形狀參數的時候,可設置形狀系數 S。比值越大,曲面越陡峭;反之,比值越小,曲面變化越平緩,我們建議這個比值一般應該落在[0.2-1.0]這個范圍之內。

為了進一步了解形狀系數對橢圓截面的影響,我們來看一看下面的實例。

例子:

我們繪制一個圓,以它作為網格曲面的邊界區域,它的半徑是10mm(R=10mm),如圖 10 所示,截面形狀采用“橢圓截面”,為了講解的需要,邊界角度輸入 90 度,采用“自由高度”,拉高比例為 1,形狀系數輸入 0.6,表面特點選擇“整體光滑”,基準高度為 0,構造浮雕曲面,如圖11(A)所示。

網格邊界區域.jpg

▲圖 10 網格邊界區域

浮雕曲面.jpg

▲圖 11 浮雕曲面

圖 11(B)就是曲面在直徑 d 處的截面形狀,此時形狀系數 S 等于 h 比 d/2。在計算浮雕曲面時,比例系數越小浮雕曲面形狀越扁平,比例系數越大浮雕曲面形狀越飽滿,但邊界角度不變,如下圖 12 所示,這也是與拉高比例不同的地方。

圖 12.jpg

▲圖 12

1)當形狀系數為 1 時,浮雕曲面形狀最飽滿,對于上面提到的參數設置情況,截面就是一個半圓,如圖 13 所示。

圖 13.jpg

▲圖 13

2)形狀系數小于 1 時,浮雕曲面形狀開始扁平,如圖 12 所示。

3)形狀系數大于 1 時,浮雕曲面呈倒橢圓狀,如圖 14 所示。

圖 14.jpg

▲圖 14

4)形狀系數等于零,網格高度為零,系統生成一平面,如圖 15 所示。

圖 15.jpg

▲圖 15

以上是邊界角度為 90 度的情況,對于 0<邊界角度<90 的情況,變化規律是相同的,這里就不再贅述。

5 、整體光滑:

曲面的變形比較柔軟,缺少剛性,構造出曲面整體較光滑。

6 、棱角清晰:

曲面尖角處采用延伸過渡,構造曲面整體的棱角清晰。效果對比如圖 16、圖 17 所示。

整體光滑.jpg

▲圖 16 整體光滑

棱角清晰.jpg

▲圖 17 棱角清晰

7、 網格精度:

每個小網格的尺寸。

參數中還需設置網格的精度,網格設置中包括網格的尺寸精度和浮雕預覽精度,網格的尺寸精度是每個小網格的尺寸,它的單位是毫米。系統默認網格尺寸精度 x、y方向都為 0.2mm,即每0.2mm×0.2mm 區域內生成一個網格;此值越小,單位區域內生成網格數目越多,系統計算時間越長,反之網格數目越少,系統計算時間越短。用戶可根據設計浮雕的表面精度要求來設定。

一般我們建議一張網格曲面的網格數目不要超過 1000 X 1000 個,即 x、y 方向上精度為0.1~0.5,預覽精度 0.2~0.8,否則計算、預覽的速度會受到影響。

考慮到時間上的利用,往往設計浮雕可以先選擇較大的精度設置來確定思路,用相對較小的精度來最后設計。

由于網格曲面的最終形狀取決于多個參數,通過組合這些參數便可以構造出各種各樣的網格曲面。對初學者來說,熟練控制組合這些參數需要一段時間,但是只要經過一些實例的練習,用戶不難掌握網格造型的一些技巧。

8 、生成矩形網格:

生成的網格曲面是以所選邊界曲線的矩形邊界為邊界,也就是說邊界曲線內區域按照曲面設置參數生成網格,其他區域生成高度為零的平面,如果要按照邊界曲線內區域生成網格,則要去掉生成矩形網格選項。

以下兩圖是這兩種網格的對比效果:

形網格和矩形網格對比.jpg

▲圖 18 形網格和矩形網格對比

說明:

矩形網格計算速度一般較快,我們會在后面章節中講述矩形網格的具體用法。