所謂3D圖夫,即三維繪圖員,俗稱畫圖佬。而以夫概之,皆因此行甚少女性從業者。偶得一二,已屬國寶,衆圖夫嚴加衛護絕不外洩,是以世人皆以為隻有圖夫而無圖妹。
各位興奮而來的圖夫,作者不勝歡迎,然而本文并不會教你如何畫保時捷,所以在本文中你不會看到一個保時捷的三維模型。本文要講的是一個老圖夫和保時捷新車照片驚鴻一瞥的故事。
某一天飯後的犯困時間,不經意在微信朋友圈看到老同學發出的一張看車照片。
保時捷車身上的斑馬紋
出于職業敏感,一下子就被車身上的條紋所吸引,瞬間仿佛看見神谕!這張照片之後的故事,大家現在已經可以猜到和看到了:别人把車開回去了;而我,默默喝着十年陳釀雪碧配三全豬肉餃碼下了這篇文章。
你确實沒有眼花,這和Creo曲面的反射條紋何其相似!而且你也沒猜錯,這就是現實版的反射條紋。
在現代工業應用中,針對高質量曲面要求的場合,比如光學元件、汽車飛機車身、精密軸承球以及抛光模具等,常利用應用莫爾條紋對此類高反射曲面的表面進行質量檢測。所謂莫爾條紋是18世紀法國研究人員莫爾先生首先發現的一種光學現象。莫爾條紋是兩條光線或兩個物體之間的反射光線以恒定的角度和頻率發生幹涉的視覺結果。當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時,隻能看到幹涉的花紋,這種光學現象中的花紋就是莫爾條紋。
美鈔上的莫爾紋
莫爾條紋是光栅位移精密測量的基礎,在實際應用中由兩個空間頻率相近的周期性光栅圖形疊加而形成的光學條紋就是莫爾條紋,可以由遮光效應、衍射效應和幹涉效應等多種原理産生。
簡單的理解,就是兩束具有一定角度偏移的平行光經曲面反射後幹涉後形成的條紋,如果還無法理解,可以腦補一下初中或高中學過的楊氏雙縫幹涉實驗,再借助度娘的幫助,不懂也至少可以做到裝懂的。
生活中莫爾條紋并不罕見。比如用手機拍攝屏幕、特定角度下拍攝的紙币、布匹等,都會在成像的照片上出現莫爾條紋。
液晶顯示屏照片上的莫爾紋
回到我們一開頭看到的保時捷車身表面的條紋,答案可能有兩個
第一個答案,可能就在天花上。在現實中通過肉眼觀察可能沒有這麼明顯的效果,因為受限于周圍燈光以及人眼的感受力影響,通過鏡頭CCD感光成像後就變得明顯。形成這個條紋是由當時幾個條件來達成的,首先車所在的室内位置沒有開燈,形成了一個相對的暗室。辦公室的燈光通過窗戶和門投射到格栅狀的天花上,經過凸緣和凹槽反射後客觀上形成了兩個具有一定角度偏移的近似光栅平行光,投射保時捷車身的高反射A級曲面并反射後形成幹涉,完美達成了形成莫爾條紋的條件,這其中缺乏一個條件都可能導緻莫爾條紋的消失,不能不說世界真奇妙了。
形成保時捷車身上反射條紋的光線
第二個答案,可能在車身表面的蠟層。表面的反射光線和經過蠟層折射後再反射出來和表面的反射光線幹涉而來,但考慮到照片上的條紋比較寬,這個可能應該比較小。
在Creo中,有一個曲面質量分析功能稱為反射分析,通過在曲面表面生成的反射條紋來檢測曲面的表面質量和連接質量。而這應該就是曲面反射形成的莫爾條紋在曲面上的投影結果。
下面就從原理上結合反射條紋分析在Creo6.0中的操作方法以及應用進行講解,幫助大家理解和掌握反射條紋分析在日常建模中對曲面質量分析的應用。
在曲面建模中,用戶可以借助曲率分析、着色曲率分析(高斯曲率)和反射條紋分析來檢測曲面的形狀變化和連接情況,各個分析各有優劣,但要說看起來逼格最高的莫過于反射條紋分析,特别是針對高質量A級曲面的檢測,反射條紋顯示的結果更加直觀,因為A級曲面除了關注曲面之間的連接情況和單個曲面本身的質量外,更更重要的是保證相鄰曲面的過渡自然性(質量)。
Creo中的反射條紋分析據我推測應該就是莫爾條紋投影到曲面上的顯示結果。當然這個過程是通過軟件計算生成的結果。通過莫爾條紋的形狀和走向來幫助用戶了解曲面的具體情況。
反射分析功能在Creo中的位于【分析】選項頁->【檢查幾何】->【反射】
Creo反射分析指令位置
在彈出的對話框中,用戶可以選擇要分析的曲面、設置條紋的顯示方式和光栅參數和角度。用戶可以根據曲面的大小和變化程度來設置合适的間距和光源數目。根據當前的視角調整合适的光栅角度以獲得最佳的觀察效果
反射分析對話框
典型的反射條紋如圖所示。
典型的反射條紋分析結果
觀察反射條紋主要依據下面三點:
反射條紋的順滑程度反映了曲面的光滑程度
反射條紋均勻程度以及條紋的寬度變化反映了曲面的變化程度
兩組反射條紋間的連接過渡質量反映了兩個曲面的連接質量
着色狀态的曲面有時不容易看出内部質量
在進行反射條紋分析的時候,往往需要兩個不同角度的發射條紋才能更清楚發現曲面的缺陷,一般來說可以選擇一個通過順着曲面UV方向放置反射條紋,對于條紋而言,在曲率較小(曲率半徑大)的地方,條紋的間距同時也會變大,在曲率發生反轉的附近條紋會明顯比其他地方大,甚至會形成一個條紋島
沿曲面UV方向的條紋分析
另外一個條紋則需要刻意讓反射條紋和曲面的UV方向成一定角度,綜合兩個角度的反射條紋更容易看清楚兩個曲面的連接質量。
和曲面UV方向成一定角度的條紋分析
在下面的倒圓角處進行的反射條紋分析可以看到,圓角和主面的連接處雖然條紋是連接到一起的,但是條紋的走勢發生了急變和轉折,表明圓角面和主面的連接雖然是相切,但并不太順滑。而圓角内部的條紋局部出現了皺褶,這表明此處的曲面質量有問題。此時你在着色狀态下旋轉到适合的角度,就可以看到圓角面的缺陷。
條紋的轉折表明連接非曲率以上,内部條紋的皺褶顯示曲面的缺陷
當曲面内部的條紋發生較大的變化,比如拐彎、寬度變大,則表明在此處的曲面相比其他地方發生了更急劇的變化,這也是最可能發生缺陷的地方(不可一概而論,因為有時候是形狀需要)。
條紋的變化反映曲面的變化
而當兩個曲面隻是位置連續的情況下,反射條紋就會出現錯位、轉折的情況出現。如下圖
非相切連接曲面的條紋錯位
網絡上,很多或老或小的圖夫都喜歡把自己的曲面作品弄個反射分析發上網絡顯擺,但其中有相當部分其實自己都還不會看反射條紋,隻是覺得這樣比較有格調而已,實在是有損圖夫的身份。身為一個圖夫,雖然偶遇保時捷的結果很紮心,但或許這也是作為一個圖夫的自我修養和驕傲。
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