随着人们对外观要求的不断提升,三维设计中的曲面造型技术逐渐扩展到汽车、航空航天、电子消费产品以及日常家用产品等领域。
事实上,曲面造型技术的发展与汽车行业的崛起紧密相连。在20世纪60年代初,随着飞机和汽车的自由曲面设计问题的增多,法国雷诺汽车的工程师皮埃尔·贝塞尔推动了曲面造型的CAD技术革新,引进了贝塞尔算法。随后,B样条曲线概念的出现,以及Bezier算法与B样条曲线的融合升级为NURBS方法,为曲面造型提供了更为强大的数学工具。至1991年,国际标准化颁布了关于工业产品数据交换的国际标准,将NURBS方法确立为定义工业产品几何形状的唯一数学描述方法。
现阶段,在曲面造型设计领域,NURBS已成为主流三维CAD软件通用的曲线曲面表达方法。衡量一款CAD软件的曲面造型质量的关键在于其能否实现高阶曲线曲面的连续性。汽车行业将曲面分为A、B、C三个等级,其中曲面代表着最高的曲面质量,其要求间隙、切率、曲率等参数均需达到极为严格的条件,才能保证车身外形的光顺与流畅。
从数学的角度来看,三维CAD软件以曲线曲面连续性的标准来定义曲面造型质量。G0、G1、G2、G3是连续光滑的等级,数字越大,表示曲面越光滑。特别是曲面,其连续性要求极为严格,需满足特定的参数条件,如间隙要在0.005mm以下,才能确保曲面的光顺性。
中望研发团队在高阶曲线曲面连续技术上进行了深入的研究,并不断提升中望3D的底层建模能力。如今的中望3D是国内少数具备高阶曲面建模能力的三维CAD软件之一。该软件在主要NURBS曲线命令上支持G3连续,主要曲面命令上支持G2连续,部分命令更是支持更高的G3连续。通过斑马线分析等方法,可以验证其创建的曲面拼接质量达到G2及以上的连续性,满足曲面的边界连续性要求。
接下来,我们将通过三个实际的产品设计应用案例来展示中望3D曲面建模能力的实际应用效果。在汽车外观件设计、手机外观面设计以及人机工程学产品设计中,中望3D均能实现高阶曲面连续性要求,使产品设计更加美观、舒适。