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注：此文原作者為Joshua Maruska ，原文刊登在Autodesk Design Community，本站譯文僅作参考，文章版權為原作者及原網站所有，轉載請註明出處，關於作者簡介請參閱文章底部，論壇將會持續增加原文作者的其他作品和教程。
原文連結第一部簡介在這一系列的演示教程中我們將涉及到各種不同類型的建模技巧。
其中我將主要講述的一個技巧，大多數人稱之為”拖拉控制點”方法（pulling CV’s），這種方法也有一些其他的叫法，比如”直接建模法（Direct Modeling）”，而我認為真正能最貼最適合地描述這種技巧的稱謂應該叫做自然曲面法（Natural Surfacing）”。
我將要演示的各種例子的關鍵在於用很少的曲線（Curves）來創建曲面，而這些曲面（Surfaces）的數量也不多。
我們的目標是創建一些十分光滑順暢完整的面，而不是由一些小面修修補補搭建起来，最终還不能很好的達到曲率連續性要求的面。
我發現當我掌握的技巧越來越多時，我能想到的應對不同問題的解决方案也會越来越多。
我已經用這種技巧在實際設計過程中設計了很多實際產品。
這只是AliasStudio提供给我們的諸多獨特技巧其中之一。
這種方法是那些採用實體建模為基礎的建模軟體所不能比擬的。
（當然實際選用哪種軟體才能獲得更佳效果取決於你的工作伙伴以及你的下游工作流程）作為演示這種技術的平台，我選擇了一款看上去像是Nike, Suunto或Polar設計的運動型手表。
之所以選擇這個模型，是因為它有許多彎折的地方，整個手錶的型態極為流暢和具有動感，更重要的是它上面那塊型態十分硬朗的液晶顯示屏幕，需要非常好的控制它的形状，才不至於顯得十分僵硬。
這不是一篇“如何制作一款手錶”的教程，而是演示了如何選用這種技術來進行產品設計。
1.優秀的曲面取决於優秀的構線。
這款手錶的表面需要具備一定的弧度。
加上這個要求之後我們就可以來討論如何讓有機曲面和無機曲面之間做到比較完美的過度銜接。
自由曲线曲面造型技术自由曲线曲面造型技术是一种用于制作3D图形的先进技术。
它可以让设计师轻松地将自己的想法转化成真实的3D模型。
该技术旨在为设计师提供更高的创作自由度，使其能够以更自然、更流畅的方式来表现自己的创意。
下面我们来详细了解一下自由曲线曲面造型技术。
一、基础知识1. 什么是自由曲线曲面造型技术？自由曲线曲面造型技术是一种用于编辑多边形网格模型的技术。
它允许设计师自由地绘制曲线和曲面，以创建具有复杂形状和曲率变化的物体。
2. 自由曲线曲面造型技术的应用范围自由曲线曲面造型技术广泛应用于艺术设计领域、工业设计领域、建筑设计领域和汽车设计领域等。
它可以用于设计和制造车身、雕塑、建筑立面和自然景观等。
二、自由曲线曲面造型技术的基本原理自由曲线曲面造型技术的基本原理是“控制点—曲线/曲面—几何体”的过程。
它的主要思想是通过控制点操纵曲线/曲面的形状，最终得到所需的几何体。
三、自由曲线曲面造型技术的工具和实现方式1. 曲线工具曲线工具允许设计师创建用于控制曲面形状的曲线。
这些曲线可以是贝塞尔曲线、NURBS曲线等，设计师可以自由选择。
2. 曲面工具曲面工具是将曲线连接起来形成的曲面。
设计师可以通过调整控制点、曲线和曲面的参数，来控制曲面的形状。
3. 几何体工具几何体工具是将曲面转换成带有体积的3D模型，如球体、立方体、圆柱体等。
设计师可以通过这些工具来创建真实的3D模型。
四、自由曲线曲面造型技术的优点1. 创意自由度高自由曲线曲面造型技术可以允许设计师非常灵活地表达自己的想法。
它可以让设计师轻松创建复杂形状和曲率变化的物体。
2. 精度高自由曲线曲面造型技术具有非常高的精度，可以帮助设计师创建精细的3D模型，并且不会出现几何失真的问题。
3. 可控性强自由曲线曲面造型技术基于控制点和曲线，具有非常强的可控性。
这意味着设计师可以精确地控制曲线和曲面的形状，从而创造出高质量的3D模型。
五、自由曲线曲面造型技术的应用案例自由曲线曲面造型技术已经被应用于许多领域，以下是一些典型的应用案例：1. 工业设计中的3D模型制作自由曲线曲面造型技术广泛应用于工业设计领域，例如汽车、飞机、手机等产品。
catia所有命令英文中文对照零件设计 PDG：Part Design装配设计 ASD：Assembly Design交互式工程绘图 IDR：Interactive Drafting创成式工程绘图 GDR：Generative Drafting结构设计 STD：Structure Design线架和曲面设计 WSF：Wireframe and Surface钣金设计 SMD：SheetMetal Design航空钣金设计 ASL：Aerospace Sheetmetal Design钣金加工设计 SHP：SheetMetal Production三维功能公差与标注设计 FTA：3D Functional Tolerancing & Annotation 模具设计 MTD：Mold Tooling Design阴阳模设计 CCV：Core & Cavity Design焊接设计 WDG：Weld Design自由风格曲面造型 FSS：FreeStyle Shaper自由风格曲面优化 FSO：FreeStyle Optimizer基于截面线的自由风格曲面造型 FSP：FreeStyle Profiler基于草图的自由风格曲面造型 FSK：FreeStyle Sketch Tracer创成式外形设计 GSD：Generative Shape Design创成式曲面优化 GSO：Generative Shape Optimizer汽车白车身接合 ABF：Automotive Body In White Fastening数字化外形编辑 DSE：Digitized Shape Editor汽车A级曲面造型 ACA：Automotive Class A快速曲面重建 QSR：Quick Surface Reconstruction创成式零件结构分析 GPS ：Generative Part Structural Analysis创成式装配件结构分析 GAS ：Generative Assembly Structural Analysis 变形装配件公差分析 TAA：Tolerance Analysis of Deformable Assembly Elfini 结构分析 EST：Elfini Solver Verification电路板设计 CBD：Circuit Board Design电气系统功能定义 EFD：Electrical System Functional Definition电气元件库管理员 ELB：Electrical Library电气线束安装 EHI：Electrical Harness Installation电气线束布线设计 EWR：Electrical Wire Routing电气线束展平设计 EHF：Electrical Harness Flattening管路和设备原理图设计 PID：Piping & Instrumentation DiagramsHVAC 图表设计 HVD：HVAC Diagrams电气连接原理图设计 ELD：Electrical Connectivity Diagrams系统原理图设计 SDI：Systems Diagrams波导设备原理图设计 WVD：Waveguide Diagrams系统布线设计 SRT：Systems Routing系统空间预留设计 SSR：Systems Space Reservation电气缆线布线设计 ECR：Electrical Cableway Routing设备布置设计 EQT：Equipment Arrangement线槽与导管设计 RCD：Raceway & Conduit Design波导设备设计 WAV：Waveguide Design管路设计 PIP：Piping Design管线设计 TUB：Tubing DesignHVAC设计 HVA：HVAC Design支架设计 HGR：Hanger Design结构初步布置设计 SPL：Structure Preliminary Layout结构功能设计 SFD：Structure Functional Design设备支撑结构设计 ESS：Equipment Support Structures厂房设计 PLO Plant Layout数控加工审查 NCG：NC Manufacturing Review数控加工验证 NVG：NC Manufacturing Verification2轴半加工准备助手 PMA：Prismatic Machining Preparation Assistant 2轴半加工 PMG：Prismatic Machining3轴曲面加工 SMG：3 Axis Surface Machining多轴曲面加工 MMG：Multi-Axis Surface Machining车削加工 LMG：Lathe Machining高级加工 AMG：Advanced Part MachiningSTL快速成型 STL：STL Rapid Prototyping知识工程顾问 KWA：Knowledge Advisor知识工程专家 KWE：Knowledge Expert产品工程优化 PEO：Product Engineering Optimizer产品知识模板 PKT：Product Knowledge Template业务流程知识模板 BKT：Business Process Knowledge Template产品功能定义 PFD：Product Function Definition产品功能优化 PFO：Product Function OptimizerDMU 漫游器 DMN：DMNDMU NavigatorDMU 运动机构模拟 KIN：DMU Kinematics SimulatorDMU 空间分析 SPA：DMU Space AnalysisDMU装配模拟 FIT：DMU Fitting SimulatorDMU优化器 DMO：DMU OptimizerDMU工程分析审查 ANR：DMU Engineering Analysis ReviewDMU空间工程助手 SPE：DMU Space Engineering Assistant人体模型构造器 HBR：Human Builder人体模型测量编辑 HME：Human Measurements Editor人体姿态分析 HPA：Human Posture Analysis人体行为分析 HAA：Human Activity AnalysisCATIA软件使用技巧收集整理CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写，是世界上一种主流的CAD、CAE、CAM 一体化软件。
CATIA全模块介绍(最新版本CATIA V5R17)作者：TomLee关键词：CATIA,CATIA V5,CATIA V4,CATIA V5R17来源：无维网（）CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。
是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件。
在70年代Dassault Aviation 成为了第一个用户，CATIA 也应运而生。
从1982年到1988年，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA 软件分为V4版本和 V5版本两个系列。
V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。
V5版本的开发开始于1994年。
为了使软件能够易学易用，Dassault System 于94年开始重新开发全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。
法国 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业。
其产品以幻影2000和阵风战斗机最为著名。
CATIA的产品开发商Dassault System 成立于1981年。
而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认。
其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美圆。
雇员人数由20人发展到2，000多人。
CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。
CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。
第1章自由曲面设计自由曲面设计（Free Style）功能模块提供使用方便的基于曲面的工具，用以创建符合审美要求的外形，其界面如图1-1所示。
通过草图或数字化的数据，设计人员可以高效地创建任意的3D曲线和曲面，通过实时交互更改功能，可以在保证连续性规范的同时调整设计，使之符合审美要求和质量要求。
为保证质量，该模块提供了大量的曲线和曲面诊断工具进行实时质量检查。
该模块也提供了曲面修改的关联性，曲面的修改会传送到所有相关的拓扑上，如曲线和裁剪区域。
该模块提供强大的、使用方便的曲面工具，帮助设计者创建风格化外形，即使是临时用户也可以很容易地光顺和裁剪曲线和曲面。
大量的面向企业的曲线和曲面诊断工具可以执行实时质量检查，以保证设计质量。
自由曲面优化模块扩展了CATIA自由曲面造型设计的外形和曲面造型功能，主要针对复杂的多曲面外形的变形设计。
设计者可以像处理一个曲面片一样对多曲面进行整体更改，而同时保持每个曲面先前规定的设计品质。
系统能够使一个设计和其他的几何元素（比如一个物理样机的扫描形状）匹配。
为检验曲面的设计质量，用户可以实施一个虚拟展室，通过计算出的反射光线对曲面进行检查。
图1-11.1 曲线创建自由曲面设计模块提供了多种建立和编辑曲线的方法，如空间曲线、曲面上曲线、投影曲线、桥接曲线、圆角造型和匹配曲线等。
1.1.1 空间曲线空间曲线（3D curve）功能，是在空间的一系列点上建立样条线，或者在指南针的XY平面上建立样条线。
打开附带光盘中“第1章自由曲面设计”目录下的文件3D rt，如图1-2所示。
图1-2（1）在Curve Creation工具栏中单击“空间曲线”功能按钮，弹出如图1-3所示的3D curve对话框。
图1-3（2）在对话框中的Creation type下拉列表框中选择一种建立曲线的方式。
Through points是选择一系列点，作为样条线上的点，如图1-4所示，建立的样条线通过所选择的点。
第四章自由风格曲面设计CATIA V5的自由风格外形设计是一个使用灵活、功能强大的曲面建模模块。
它是一种基于修改曲面的特征网格，来控制所生成曲面形状的造型方法。
因此，采用这种方法所构建的曲面具有很高的曲面光顺度和质量，非常适合于诸如汽车外形A级表面的造型设计等。
该功能模块不仅提供了强有力的曲面生成与修改方法，而且还为曲面之间的匹配、拟合以及外形整体变形等高级编辑修改功能提供了丰富的工具。
CATIA V5的自由风格外形设计由自由风格造型器（FreeStyle Shaper）、自由风格优化器（FreeStyle Optimizer）和基于曲线的自由风格造型器（FreeStyle Profile）组成。
自由风格造型器为生成与修改曲面提供了丰富的手段。
自由风格优化器为曲面的超级拟合和外形整体变形等高级修改功能提供了强有力的建模手段。
4.1 相关的图标菜单CATIA V5的自由风格曲面设计由以下几组图标菜单组组成：曲线生成图标菜单组（Curve Creation）、曲面生成图标菜单组（Surface Creation）、外形编辑图标菜单组（Shape Modification）、几何操作图标菜单组（Operations）、外形分析图标菜单组（Shape Analysis）和相关工具图标菜单组（Tools）。
4.1.1曲线生成图标菜单组（Curve Creation）在曲线生成图标菜单组中为用户提供了以下生成三维曲线的工具，用这些工具生成的曲线，既可以用来编辑曲面（如切割曲面等），也可以用来直接生成曲面（如风格扫描曲面等）。
3D Curve 创建三维曲线Curve on Surface 创建位于曲面上的曲线Project Curve 创建投影曲线FreeStyle Blend Curve 创建风格桥接曲线Styling Corner 创建风格拐角Match Curve 创建匹配曲线4.1.2曲面生成图标菜单组（Surface Creation）自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的生成曲面工具，用这些工具不仅可以方便、快捷地生成简单的平面片、拉伸面、回转面等基本曲面，还可以生成风格扫描面、网格面等复杂曲面。
这些曲面生成工具包括：Planar Patch 由二点创建平面片3-Point Patch 由三点创建平面片4-Point Patch 由四点创建面片Geometry Extraction 从已有几何体中提取部分几何体Revolve创建回转面Extrude Surface 创建拉伸面Offset 创建偏移面Styling Extrapolate 创建风格外延面Blend Surface 创建桥接面Fill 创建填充面Net Surface 创建网格面Styling Sweep 创建风格扫描面4.1.3外形编辑图标菜单组（Shape Modification）在自由风格外形设计模块中，曲线与曲面的编辑功能是生成复杂曲面的关键，其功能的强弱直接影响到曲面造型的能力。
在CA TIA V5中为用户提供了使用方便、功能强大的曲线、曲面编辑能力，它由以下编辑工具组成：Symmetry 创建对称元素Control Points 用控制点编辑曲线或曲面Match Surface匹配曲面Multi-side Match Surface多边匹配曲面Fit to a geometry 拟合曲线或曲面到几何体上Global Deformation 曲面整体变形Extend 延长曲线或曲面4.1.4几何操作图标菜单组（Operations）自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的工具来操作几何体，这些工具包括：Break 剪切曲线或曲面Untrim恢复剪切曲线或曲面Concatenate连接曲线或曲面Fragmentation 分裂曲线或曲面Disassemble 分解复合曲线或曲面Converter Wizard类型转换向导4.1.5外形分析图标菜单组（Shape Analysis）该菜单组为用户提供了丰富的分析、检测所创建几何对象质量的工具。
借助于这些工具，用户可以方便地了解，并控制所建立曲线或曲面的质量及各曲线、曲面之间的连接性。
该菜单组包括以下分析工具：Connect Checker 曲面连接性检查Curve Connect Checker 曲线连接性检查Porcupine Analysis 曲线曲率分析Cutting Planes 曲面断面线分析Reflection Lines 曲面反射线分析Inflection Lines 曲面变形线分析Distance Analysis距离分析Draft Analysis 拔模角分析Environment Mapping 曲面映像分析Isophotes Analysis 曲面斑马线分析Curvature Mapping 曲面曲率映像分析4.1.6相关工具图标菜单组（Tools）Apply Dress-Up 显示曲线或曲面上的控制点及弧段信息Remove Visualization Options 取消曲线或曲面上的控制点及弧段信息的显示Visual Symmetry 对称显示Geometric Information 查询几何体的相关信息Quick Compass Orientation 快速定位罗盘Axis System 坐标系Stretch View 伸展视图Standard View Manipulation 标准视图操纵箭头Interactive View Definition 交互定义视图Create Datum生成带或不带历史记录的几何体Keep Original 对一几何体进行操作时保留原几何体Snap on Vertex 捕捉顶点Snap on Edge 捕捉边界Snap on Cpt 捕捉控制点Snap on Segment 捕捉弧段Attenuation Displacement 操纵箭头步长削弱因子，这四个图标分别对应No Attenuation（不削弱）、Low Attenuation（低削弱）、MediumAttenuation（中削弱）和High Attenuation（高削弱）。
Continuity显示几何元素的连续性信息Contact Points显示几何元素的接触点操纵箭头T ensions显示几何元素的张量操纵箭头U,V Orders显示元素在V向和/或V向的阶数Furtive Display暂时显示几何元素的控制点Insert Open Body 插入Open Body4.2 环境参数设定为了充分发挥CA TIA V5的自由风格曲面设计能力，必须根据设计对象的特点，合理地设定绘图环境参数。
用Tools->Option->Shape->FreeStyle打开FreeStyle的环境参数设定界面（如图4-1所示）。
在此环境设置对话框中，按设置内容的不同分为以下几个部分：几何区（Geometry）、自动捕捉区（Auto Detection）、显示区（Display）和微调区（Tuning）。
图4-1FreeStyle环境设置对话框在几何区可以完成以下几个参数的设置：1)误差设置（Max Tolerances），它包括以下两种误差的设置：●约束误差（Constraint）：它用于定义最大连续性偏差，例如在创建桥接面时，如果桥接面与原始面之间的连续性偏差大于设定值，则不能生成桥接面。
●偏差（Deviation）：它用于定义在执行转换类型向导（Converter Wizard）或生成偏移曲面时，所能接受的最大偏离量。
2)最大阶数设置（Max Order）：它用来设置曲线或曲面在U向或V向的最大允许阶数，取值范围为5－16。
在自动捕捉区，可以完成以下两个设置：1)显示坐标（Coordinates）：如果选择了该选项，则当鼠标在几何体上移动时，会显示捕捉点的坐标值。
2)搜索装饰（Search Dressing）：如果选择了该选项，则在打开自动捕捉控制点（Snap onCpt）工具时，会显示被自动捕捉到的控制点。
在显示区，可以设定在操纵几何体时，会显示几何体的那些相关信息，它包括：1)控制点（Control Points）：如果选择了该选项，则在操作几何体时会显示操作对象的控制点。
2)连续性（Continuity）：如果选择了该选项，则在操作几何体时，会显示操作对象与周围相邻元素的连续性信息。
3)张量信息（Tension）：如果选择了该选项，则在操作几何体时，会显示操作对象与周围相邻元素的连接点上的张量信息。
4)曲率（Curvature）：如果选择了该选项，在操作几何体时会显示曲率连续性信息。
5)接触点（Contact Points）：如果选择了该选项，在操作几何体时会显示与周围相邻元素的接触点。
6)阶数（Order）：如果选择了该选项，在操作几何体时会显示该几何体在U向，或U向和V向的阶数。
在微调区，可以设置在操作视图或几何体时的微调量，它包括：1)削弱因子（Attenuate Coefficient）2)旋转步长（Rotation Step）4.3 自由风格外形设计相关功能介绍本节将详细地介绍自由风格外形设计相关的功能及各功能在实际造型中的应用。
4.3.1曲线生成功能（Curve Creation）在自由风格外形设计中，虽然可以不用曲线就可以创建出各种复杂的曲面，但丰富的曲线造型可以提高创建复杂网格面及风格扫描面等复杂曲面的能力。
CA TIA V5为用户提供了以下曲线造型的功能。
4.3.1.1创建三维曲线（3D Curve）该功能用于创建空间或定位于几何元素上的三维曲线。
该三维曲线是相关的，即可以编辑其控制点或通过点。
如果所创建的曲线是位于某几何体上的，编辑该几何体后，曲线自动更新。
使用该功能创建三维曲线的基本步骤为：图4-2 三维曲线生成对话框图4-3点操纵箭头及快捷菜单1)点击三维曲线图标菜单（3D Curve），出现三维曲线的生成对话框（如图4-2所示）。
2)选择三维曲线的创建类型（Creation type）。
该功能提供了三种创建类型：●利用控制点创建（Control points）：用户输入的点作为所创建曲线的控制点；●利用通过点创建（Through points）：用户输入的点作为所创建曲线的通过点；●利用拟合点创建（Near）：利用用户输入的点生成一条拟合曲线。
3)输入创建曲线所需的点。
可以在屏幕上用鼠标直接点取所需点的位置，在所选点的位置上会出现一个操纵箭头（如果4-3所示），通过它可以调节点的位置，用其快捷菜单（Edit）还可以直接定义点的坐标值。
4)利用对话框中的处理点区域（Points handling）中的按钮，可以完成以下编辑任务：●插入点（Insert a point）：点击插入点图标（Insert a point），用鼠标选取所想插入点的弧段，然后选取所插入点的位置。
