在研究和实施校企合作项目中，逆向工程技术项目要根据客户需求进行数据采集和处理，在规定时间内完成构建曲面。
图1中是某模型所采集的点云数据。对于该模型的曲面重建，使用任何一种传统曲面造型方式在短时间内实现建模都是困难的。
图1 原始点云图
传统构面与快速曲面比较
众所周知，逆向工程技术中，传统曲面造型方式遵从典型的逆向工程流程，即点—线—面及点—面，使用Bezier和NURBS曲面直接由曲线或测量点来创建曲面的一种曲面造型方式，是以手动操作为主的曲面造型方法，需要大量的人工交互，造型的质量人为影响因素大。
快速曲面造型方式是通过对点云的网格化处理、建立多面体化曲面来实现的。顺应了当前许多CAD造型系统和快速原型制造系统模型多边形表示的需要，已成为目前应用最为广泛的一类方法。
快速曲面造型方式与传统曲面造型方式的典型区别是，传统曲面造型方式面向的是特征，所以在曲面重建时其根本的流程是有特征到模型整体；而快速曲面造型方式则面向的是模型整体，在曲面重建时进行区域分割的目的只是为了改善后续创建曲面的品质。
实施曲面重建时，快速曲面造型方式通常也具有两种建模策略：
（1）点云多边形化后，使用Bezier曲面片进行拟合，并由此创建各曲面片之间满足G′连续的Bezier曲面模型。而后Bezier曲面模型进行Bezier-NURBS转换，从而获得相应的NURBS曲面模型，用于下游CAD的工程应用；
（2）点云多边形化后，先对多边形模型进一步用四边形划分，而后对四边形化处理的模型使用NURBS曲面片进行拟合，直接得到NURBS曲面模型。
首用Geomagic Fashion
Geomagic公司于2007年底公布Geomagic Studio 10版，其中的快速建面模块Fashion令人瞩目。Fashion作为新开发的模块，一方面使得重构的自由形状曲面质量更加光顺，另一方面可以自动或手动将模型中的各个曲面分类（拉伸面、旋转面、拔模面、平面、柱面和圆锥面等）。使用各种工具和参数控制曲面拟合，由平面、柱面、锥面、拉伸面、旋转面和自由形状曲面组合创建出单一缝合曲面，并可以提取优化的轮廓曲线；通过使用检测选项、顺序察看命令或可视化工具分析曲面拟合结果，最终将轮廓曲线或准CAD曲面导出为IGES或STEP文件进行其他处理。因此，是在保证原有曲面生成速度的同时，生成曲面质量也大大提高。
我们在比较多种逆向工程软件后，结合产品模型特点，选用了Geomagic Fashion模块来构建曲面。
构建曲面过程
对于图1这个难以用其他传统曲面造型方式在短时间内实现建模的数据，我们试着用Geomagic Fashion快速曲面造型方式，我们实现了曲面快速重建过程，不仅节约了时间，而且最终较高的曲面质量也符合要求。我们的处理过程是首先根据扫描点云得到三角网格面，再使用Fashion探测模型的轮廓线，由此构建曲面。nextpage
图2 多边形化结果
图2显示的是模型点云处理过的三角网格面结果；图3是对多边形化模型基于曲率的区域划分，这是快速曲面造型方式中最为关键的一步，它决定着后续曲面重建的质量；图4所示是对各曲面区域轮廓线显示结果，该进程决定着最终曲面重建的精度，轮廓线划分越细，曲面重建的精度就越好。
图3 探测轮廓线
图4 编辑轮廓线
图5显示各个主曲面的分类结果，在Geomagic Fashion中，通过不同的颜色表达各个曲面的特征，如绿色代表平面，黄色代表圆柱面，红色代表自由形状曲面，棕色代表拉伸面等。
图5 曲面分类nextpage
这种特征的选择基于软件的算法自动分类，同时也可以通过手动改动某些特定曲面特征类型。软件还提供自动与手动相结合的功能，选择某一曲面上特定的某些区域进行拟合，这样可以保证曲面的拟合更加精确。
图6完成所有主曲面与连接曲面拟合并进行拼合完成整个模型的曲面重构工作。在拟合主曲面过程中，可以对一些含有参数的特征曲面进行参数调整，使其拟合达到理想的效果；在拟合连接曲面过程中，可以对某些区域以尖角的方式进行处理，从而在主曲面与主曲面之间以尖角拟合。
图6 完整曲面
图7是完整曲面与原始点云匹配对比获得误差分析结果，以评估曲面质量与拟合的精度，由此我们可以判断各处拟合的变动情况是否在要求规定的范围内，如果超出要求，可以重新拟合，直到满意为止。
图7 误差分析
应用快速曲面造型模块Geomagic Fashion，在较短时间内得到了符合要求的较高质量曲面，而且人为参与因素比其他传统曲面造型方式下少得多。Geomagic Fashion能自动给出好的区域分类，对于大型的曲面模型，可以使用组分类拟合代替一次性全部拟合，彰显个性化功能。生成曲面过程的前后逻辑关系非常清晰，操作一气呵成。最终曲面是工业上可接受的CAD布局（非曲面片），输出的IGES/STEP文件更小，减少了CNC编码创建的时间，改善了加工性能。
在实施曲面重建的过程中，必须根据曲面重建质量和速度来选择重构方式，从而选择特定的建面软件，才能做到既省时，最终又得到符合要求的曲面。很多情况下，采用快速曲面模型重构方式具有较强的优势，Geomagic Fashion模块确实是逆向工程一个不错的选择，为此我们不仅在校企合作中使用它，而且在本科生和研究生教学中也推荐它和使用它。
