CATIA Hackathon 2020 技术要点#1 Subdivision 混合快速建模

48小时！CATIA HACKATHON竞赛日的所提供的时间，要完成从创意到汇报的所有环节。如何创建设计师心目中的造型，还要用尽可能少的时间，成了盘桓在每个团队面前的第一道门槛。达索系统提供了IMAGINE & SHAPE(IMA)应用来帮助三维模型师跨越这个鸿沟。

IMA的核心是Subdivision细分曲面，越来越受到汽车设计人员的接受和喜爱；多边形建模无法满足工程需求；NURBS曲面质量虽然很好，可是速度不适应大量方案迭代的概念模型近阶段：Subdivision集成了二者的优势，承担快速建模的任务刚刚好。

 

CATIA自V5版本就推出了搭载Subdivision建模技术的CATIA Imagine&Shape应用，经过十几年的不断研发和优化，Subdivision配合CATIA曲面建模的混合建模做法已经成为很多车企汽车设计人员的秘密武器：它支持快速自由曲面调整，同时保持细节特征的历史参数，以此实现高效的创造和方案迭代，并且和后续CATIA工程开发保持数字连续。

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不仅是Subdivision

只使用Subdivision建模，虽然曲面算法上符合工程要求，但还是会遇到多边形建模一样的问题：细节建模繁琐、设计迭代几乎需要重做。因此，从CATIA V5版本开始，IMA产品定义就是以Subdivision为核心，整合CATIA Generative Shape Design及CATIA Freestyle Shape Design的部分工具，以充分发挥不同建模方式的优势。当然，除了在IMA应用中创建、编辑、变换、检查曲面之外，Subdivision曲面还能和其他应用混合使用。如和CATIA ICEM Shape Design混合使用，进行参数化的高曲面质量细节建模；和CATIA知识工程或CATIA xGenerative Design混合使用制作有规律的复杂“参数化”特征；以及后续的生成实体、进行布尔运算、整车CATIA 工程数据装配定义、DMU检查，甚至是零件间的间隙面差仿真等。一张极具美感的Subdivision曲面从创建出来一直延续到详细设计阶段，这期间设计师可以最大化的发挥Subdivision、NURBS等不同三维建模方式的优势，以高效获取所需要的三维造型。

来自德国的CATIA Champion Antonio Pezzella分享过一个IMA建模案例，做出的快速模型具备“全参”属性，符合概念阶段模型细节保留历史和参数，特征可调， 型面可调的需求，设计师可以不断探索曲面的光影变化关系。

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使用Subdivision创作的方式

Subdivision的创建可以基于基本面片、封闭几何体，或使用扫面、旋转等基本建面方法；对于复杂造型，基于输入曲线成面是主流的建模思路: 

1）Net surface，通过“扫掠”基于多条曲线生成近似Subdivision

使用CATIA三维手绘应用Natural Sketch、VR Sketch绘制的曲线，或者其他应用中绘制的三维曲线作为输入，作为profile和guide生成近似曲面：和扫面方式不同之处在于，可以进行灵活“雕塑”的基本Subdivision，因此对于曲线输入没有“需要相交”等严谨的成面要求。

2）Mesh drawing，通过手绘线的交点创建平面Subdivision，

对曲面分面了熟于心的数字设计师来说，手绘的方式能最自由的表达分面意图，且能减少大量调点的时间。

3）Strip drawing，在点云数据或留用曲面等任意几何上手绘以迅速重构Subdivision

调整分面时控制点始终捕捉参考数据，得到基于“概念逆向”的Subdivision，再通过灵活调整控制点实现方案快速迭代。这个功能在3DEXPERIENCE R2017x及CATIA V5-6R2017版本中同步发布后，即受到了很多用户的喜爱，客户可以实现设计评审时直接应用strip drawing探讨方案的调整方向。 

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Subdivision的精雕细啄

汽车曲面设计师的工作内容就是在三维世界中雕塑，需要对曲面进行精雕细琢，以获得最完美的三维造型效果。雕塑的工具不仅需要“能调点调线调面”而已，借助CATIA为行业研发的适用于汽车造型三维雕塑的专业工具，能更轻松地对数字模型精雕细琢。

1）Attraction，调整特征线的锐利程度

Attraction通过调整控制线或控制点的对曲面的“吸引力”，以决定面的转折程度。在讨论特征线时，可以通过设置控制线或控制点的Attraction的值，定义尖锐或圆滑，快速实现倒角细节的反复探讨

2）Law Manipulation，对多选的控制点应用衰减规则

定义选中元素的影响范围和比值规则，以进行范围调整。调整的规则可以保存在规则库中，再应用至汽车其他类似特征上，以保持造型语言的一致性。Law Manipulation也支持在定义的工作区间中使用，因此对特征线的调整也同样好用。

3）Fitting/Alignment/Matching: 适应、对齐和匹配

IMA 基于Subdivision混合建模是达成高效率高质量目标的必然方法。Subdivision建模过程中，时常需要和其他数据进行协同，因此适应、对齐、匹配都十分必要。比如为座椅设计中的大量控制点匹配到参考曲面趋势的Fitting mesh，将选中控制点正交或沿选定方向投影到参考对象的Alignment – On Body以及混合建模时将Subdivision匹配到目标边界上并自动生成过渡曲面。

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统一数据源和协同工作

在整个造型设计过程中，各个环节都有其关注重点.统一数据来源、整合流程、打通数据流是提高工作效率、进而拥抱创新的有效方法。曲面模型的制作也不应止步于“手动拉面”，而应参与到更多上下游研发内容中，在连续的数据流中高速迭代。

3DEXPERIENCE被各行业优秀企业用作为企业级协作平台，以打通专业间的隔墙，实现最大化团队协作。在灵感阶段通过协同看板和在线社区进行共创，将人体模型引入设计过程以开展“以人为中心的设计”，集合三维模型的形状属性和材质属性，随时进行可视化及VR；进行总布置-造型-工程-仿真协同设计…… 

在CATIA Hackathon 2020系列技术帖中我们会继续对其他技术进行详细介绍，更欢迎大家参加今年的CATIA Hackathon，(点击查看链接)和我们一起深度应用3DEXPERIENCE CATIA的最新设计技术，完成一场设计冲刺。