基于UG的三維模型快速擬合對齊的方法

任鵬

（飛龍汽車部件股份有限公司，河南南陽 474500）

在模具設計過程中，經常會存在客戶提供的三維模型其開模方向坐標系與絕對坐標系不一致的情況，即我們常說的產品模型未擺正。這種視圖方向不便于設計者觀察分析模型結構，制定模具設計方案及后期的模具設計工作。為使模具設計工作快捷、方便，設計者會調整三維模型的位置，使產品視覺上擺正，符合模具設計視圖方向的需要。當客戶產品的結構設計發生變更時，因新老模型的位置不一致，需要擬合對齊新老模型，來對比分析二者存在差異的位置，通過局部借用客戶的變更設計，更可以快速的調整原模具設計結構，避免重新設計，減少變更造成的附加工作量。這樣既保證了客戶變更位置對應模具設計的準確性，且可以避免模具設計周期的加長延后，以符合客戶交付節點的需求。通過在模具設計過程中，不斷的學習摸索，總結了以下在UG中普遍適用的快速實現三維模型擬合對齊的方法。下面將以中文版UG10.0版本為實例來闡述具體的操作方法。

1 普遍適用的快速擬合對齊方法的必要性

在之前的模具設計過程中，為解決這種擬合對齊的問題，有經驗的設計者主要使用以下兩種方法：（1）在調整產品位置前，在數模的某一點建立一個基于開模方向的基準坐標系，以此基準坐標系和絕對坐標系的相對位置來調整模型位置。后期需要擬合對齊三維模型時仍以此基準坐標系為參考。但在設計過程中，設計者往往還需要建立其他的基準坐標系，此種情況下二者極易混淆，造成操作過程中誤刪除此參考的基準坐標系，操作不便。（2）在移動三維模型的過程中對旋轉角度或移動距離等過程的數據進行備錄，后期參照備錄的數據，仿照之前的操作逐步完成擬合對齊，但此方法，會因產品結構的變更造成前后選取的旋轉軸和移動的方向有偏差，造成擬合對齊結果的誤差，需一步一步的調整并驗證對齊情況，操作繁瑣，不符合當下設計者對工作高效性的追求。

另外，企業檔案管理規定所有的設計方案需要提交客戶或者公司內部存檔備案，便于后期的調用或優化修改。以上兩種方法雖然可以實現三維模型的擬合對齊，但此方法僅限于原始的設計者自己清楚擬合對齊的過程數據和信息，不便于公司內其他設計者對此設計進行更改調整，不適應企業人才流動性大的特點，沒有普遍的適用性。這就需要一種普遍適用且快捷的方法來實現產品三維模型的擬合對齊。

2 擬合對齊方法步驟

2.1 三點擬合法

三點擬合法顧名思義即通過新老模型上各3個不同位置的點擬合對齊模型。此方法不需要其他多余的操作和過程數據的記錄等工作。下面詳細說明操作的步驟方法。

2.1.1 準備工作

在UG軟件中導入新老三維模型并將兩個三維模型分別放在不同的圖層，對兩個三維模型著色（如圖1），這便于擬合后通過關閉/打開圖層和不同的顏色對比來觀察確認差異。

圖1 擬合前模型狀態及著色示例

2.1.2 移動對齊

選擇菜單欄中<編輯>-<移動對象>命令或者用Ctrl+T快捷鍵直接打開<移動對象>命令對話框[2]；隱藏老模型，在對象欄中點擊選取新模型。

在運動欄下拉列表中選取CSYS到CSYS選項。然后分別在起始和目標CSYS右側下拉菜單欄里選擇（原點、X點、Y點）選項。在起始CSYS中分別點擊選取新模型上的三個點，然后反隱藏模型（或者用Ctrl+Shift+B快捷鍵），顯示出老模型，在目標CSYS欄依次選取老模型上的三個點，效果如圖2所示。

圖2 “移動對象”對話框及對象選擇

在結果欄中選擇移動對象，點擊確定后即完成模型的擬合對齊，對齊結果如圖3所示。

圖3 擬合對齊結果

操作過程中三個需要注意的要點：一是選取的點必須是相同特征位置的點，例如，新模型選取的點是某一位置邊線的端點，那么老模型選取的點也必須是對應相同位置相同邊線的端點。二是選取點的先后順序必須一致，前后一一對應。例如新模型某一位置的點是第二個點，那么老模型同一位置選取的點也必須是第二個點。三是選取的點的位置應盡量分散，使三點在空間里的相對位置較大，避免選點過于集中，使擬合結果僅為局部對齊。

2.1.3 檢驗

完成后通過各個結構面的貼合情況查看兩個模型是否對齊。然后用<求差>命令在新老模型間求差，若結果顯示目標體完全處于工具體內，無法完成求差，或者求差后剩余的特征僅為客戶變更的特征則說明二者完全擬合對齊。

2.2 點集擬合

點集擬合原理與三點擬合一致，不同之處在于點集擬合選取點的個數是自由的，不限于三個點。但因太少的點使對齊結果不準確，太多的點對于對比結果也沒有效用反而增加了工作量，所以建議設計者選取的點在3～6個之間即可。點集擬合具體的操作步驟如下：

（1）選擇菜單欄中<編輯>-<對齊>-<點集到點集>命令打開對話框；

（2）第二步類似三點擬合，依次選取移動對象、出發點、終點，之后點擊確定；

（3）檢驗對齊情況的方法同三點擬合。

3 總結

通過實踐驗證，這種點擬合對齊的方法可以快速的實現三維模型的對比分析，同時消除了人本因素在設計中的限制，減少了設計過程中的局限，具有一種普遍的適用性，使設計者這一主體在設計工作中可以變換。同時，設計信息的傳遞也變的更加簡潔、清晰，易于操作。綜合驗證，此方法具有推廣使用的意義。鑒于良好的使用效果，將此方法匯總整理，以便更多同行業設計者們可以借鑒使用，使設計者們的設計工作更便捷、輕松。