對于對稱的產(chǎn)品,建模時,我們習(xí)慣只建一半,最后通過鏡像工具把建好的一半曲面鏡像過去合并成一個整體的產(chǎn)品曲面,這樣的建模操作并沒有問題,省時又省力,我相信大家也是這么做。我們也知道,想要曲面的質(zhì)量高,首先需保證構(gòu)面的曲線質(zhì)量必須高,但是最近發(fā)現(xiàn),明明曲線質(zhì)量看起來很好,然而鏡像后曲面與鏡像前的曲面連接處卻是曲率不順滑,有明顯的起伏,即達不到G3連接。如下圖: 左圖是鏡像前的曲線,因為要鏡像,所以與鏡像基準(zhǔn)面交點處標(biāo)注90°,似乎沒錯,這也是很多人的做法;右圖是鏡像后的曲線,曲線的連接處曲率相等,即能達到G2連接,但曲率的變化率不相等,即達不到G3連接。 其實實際上達到G2連接,已經(jīng)可以滿足大部分產(chǎn)品的曲面質(zhì)量要求了,如果你不再追求更高的曲面質(zhì)量,以下內(nèi)容可以跳過。 回到上面的曲線,其實最終我們想要的是下圖這樣的效果,下圖是一整條樣條曲線,并不是通過鏡像復(fù)制逼近得到,但在實際建模過程中,針對對稱的產(chǎn)品我們并不想每條曲線或者每個曲面都畫完整,也就是想通過畫一半,最后把整個面組鏡像合并,那要怎么做才能達到下圖的G3連接的效果呢? 首先,理解下曲率的含義: 曲線的曲率就是針對曲線上某個點的切線方向角對弧長的轉(zhuǎn)動率,通過微分來定義,表明曲線偏離直線的程度,數(shù)學(xué)上表明曲線在某一點的彎曲程度的數(shù)值。 曲率越大,表示曲線的彎曲程度越大。曲率的倒數(shù)就是曲率半徑。 所以,直線的曲率為0,圓的曲率為半徑的倒數(shù),是一個定值,即1/R。 比如可以通過Creo中曲率分析命令可以分析直線和半徑10的圓的曲率:分別為0和0.1 在建模過程中,其實曲率的具體數(shù)值對于我們來說并不是很重要,我們更多關(guān)心的是曲率的變化(變化率)。 在畫曲線的過程中,人為控制曲線的曲率變化是比較麻煩的,特別是曲線復(fù)雜,控制點越多的情況下,要調(diào)好一條高質(zhì)量曲線是很不易的,比如以下這條曲線,控制點越多,導(dǎo)致約束條件多,曲線的自由度就降低,除非是通過數(shù)學(xué)的方法(標(biāo)注)來合理約束每個控制點的位置,否則通過鼠標(biāo)的拖動很難調(diào)好,特別是手容易抖動的同學(xué),把控制點減少后就好很多了。 以下的曲線(圓、橢圓、阿基米德螺旋線)都是通過數(shù)學(xué)方法控制的,曲率變化都很好,所以曲線的質(zhì)量都很高,在Creo中也很容易實現(xiàn)。 這種看似簡單的曲線在蘋果公司的系列產(chǎn)品上得到較好的應(yīng)用,大家有興趣的可以研究研究。 同時,蘋果公司設(shè)計師對曲率的要求也達到極致,在其很多產(chǎn)品上都有體現(xiàn)。 左邊是其他家的產(chǎn)品,使用切線相連(G1)的效果,也就是常規(guī)的直接倒圓角;右邊的 MacBook Pro 邊角則使用了曲率連續(xù)(G3)的弧線,可以看得出來,左邊的轉(zhuǎn)角過度比較生硬,右邊的平滑過度看起來就舒緩很多,以下是曲率變化圖: 需要注意的是,直線段和圓弧連接是達不到G3連接的,甚至G2都達不到,因為直線的曲率為0,圓弧的曲率為半徑的倒數(shù),即使圓弧半徑足夠大,半徑的倒數(shù)也不可能為0,而G2的條件是曲率相等,顯然直線和圓弧的曲率無法相等。 下面通過倒普通G1圓角和G2圓角對比: 很明顯,G2圓角處的曲線并不是圓弧段,而是逼近圓弧段的曲線(類似圓錐?。珿3也是這樣,它們各自的曲率如下: 假設(shè)在圓弧段曲線的中間劈成兩段,單單看圓弧段的兩邊,依然是G3連接。 在此,我們回到上面提到的鏡像后曲線怎么樣達到G3連接問題,經(jīng)過上述的介紹分析,圓弧、圓、橢圓等這種曲線段斷開或者鏡像后依然還是G3連接。 所以,在畫鏡像曲線之前,先畫一段圓弧(需根據(jù)實際曲線的造型選擇圓還是橢圓),使得圓弧逼近實際造型曲線,再讓新畫的曲線和圓弧設(shè)置G3連接,Creo中要設(shè)置G3連接只能在樣式中設(shè)置,如下圖: 鏡像后的曲率圖如下: 通過連接分析,鏡像前后的曲線是可以達到G3連接的: 同樣的方法,還可以做出矩形圓角或者其他的G3連接的曲線: |
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