隐式建模中的点云

要驱动场或创建隐式几何体，您可以导入点云或从头开始创建点云。

Inspire 隐式建模中的许多环境允许您使用场驱动几何体的属性。例子包括更改格栅结构的相对密度或厚度，或空间中不同点处倒角的半径。如果用于控制此大小的场是根据几何体定义的，那么这非常简单。然而，您通常只知道空间中特定点的大小要求。其他地方的大小调整不太严格，可以使用不同的插值技术自动生成，并受到提供信息的附近位置的影响。此场景是使用隐式建模中的点云环境来处理的。

点云环境要求您通过指定每个点的 x、y 和 z 坐标以及该点处的场标量值来提供空间中已知位置的数据。种格式的点云数据可以从 .csv 文件导入，或使用用户界面从头开始创建。标量值可以从仿真结果、基于工程经验的已知量、由方程驱动等得出。对于场中未由云中的点明确表示的每个位置，标量值会使用插值自动创建。插值技术的例子包括反距离加权和最近邻插值。

反距离加权的行为和引力很相似。例如，位于地球和月球之间的点粒子将受到地球和月球的引力效应。来自地球和月球的引力取决于点粒子相对于这两个天体的位置，以及该位置上来自每个天体的引力场的强度。反距离加权插值也是如此，其中每个云点（及其各自的标量值）在空间中某个位置的影响取决于到云中每个点的距离以及标量值的符号和大小。在下面的示例图像中，已使用反向距离权重对已在点位置指定的格栅结构的已知相对密度值进行平滑内插。

最近邻插值更易于可视化。场中的每个位置均采用点云中最近点的标量值。由于空间中的附近位置可能会“捕捉”到不同的标量值，因此这种技术会强制在生成的插值标量场发生突变。

默认情况下，点云中的点所创建的字段完全基于每个点的内插值。不过，也可以为点云分配一个背景值，这样点就可以修改已有的值或字段。这些点将具有与之相关的半径和衰减系数，因此它们具有一定的影响范围和平滑系数，允许用户对背景值或区域进行雕刻。



创建点云

您可以导入 .csv 文件或从头开始构建点云。修改点云时，您可以更改点的数量和位置、插值策略以及反距离加权插值的指数。将点云保存为 .csv 文件。

您可以从 Python 脚本创建点云，使用 Python 库清理和过滤点云，然后将它们导入 Inspire。

创建点云以生成隐式几何体时，请记住隐式建模中的主要概念是将曲面表示为隐式函数的零水平集。该函数会将 3D 空间中的点作为输入并返回标量值。值接近零的点会被视为曲面的一部分，而具有正值或负值的点分别位于曲面外部或内部。

  1. 在隐式建模功能区，选择点云工具。
    提示： 要查找并打开工具，按 Ctrl+F。更多信息请见查找和搜索工具。
  2. 可选： 对于可视化质量，请选择从低到极高的质量，这对应于从低到极高的单元密度。质量越高，几何特征越清晰，但计算量越大。创建复杂函数时，建议使用较低的质量，然后在函数完成后切换到较高的质量。
  3. 可选： 要导入点云：
    1. 在“点云”对话框中，点击导入图标。
    2. 浏览至 .csv 文件。
    3. 点击打开。
    表格中填充了数据。
  4. 选择插值类型。
    • 反距离：使用反距离加权时，点云数据中未指定位置处的标量值计算为点云中各点标量值的加权平均值。点云中每个点的权重是到云中每个点的距离的函数。点云数据中指定点处的标量值将完全等于提供的标量值。
    • 最近邻：点云数据中未指定位置的标量值等于云中最近点的标量值。
  5. 定义指数，可以是常量或变量。这是一个大于或等于 1 的数字。较小的值会在空间中将点的影响传播得更远，而较大的值会使特定点的标量值的影响更加集中在该点周围。
  6. 可选： 为点云字段分配背景值。
    1. 启用背景值复选框。
    2. 为背景值分配常量值、变量或字段
    3. 选择由点生成的值是否会与背景值发生碰撞，或者使用设置选项来确保生成的字段在通过背景值进行内插时，其值正好通过每个点的值。
  7. 从头开始创建点云或修改现有点云：
    要 则
    重新定位点 调整 X、Y 和 Z 坐标以及值。
    添加新点 点击 + 号并输入 X、Y 和 Z 坐标和值。
    删除一个现有点 选择行，然后点击 –。
    重新定位行 选择行，然后点击向上或向下箭头。
  8. 保存点云：
    1. 点击保存图标。
    2. 浏览至所需文件夹。
    3. 输入文件名。
    4. 点击保存。
  9. 点击确定。
接下来，您可以：
  • 从点云数据生成连续的曲面表示以创建隐式几何体。例如，您可以修复拓扑优化数据中存在要移除的凹痕的地方。您可以采用拓扑优化场和点云场的并集来填充。
  • 创建一个以点云为驱动对象的场。然后，您可以将隐式对象的参数映射到点云驱动的场。例如，点云中的标量值可能与来自仿真的应力数据相关。对于这个说明性的例子，假设该数据位于 1 kPa 到 5 kPa 的范围内，具体取决于点的位置。如果这些数据用于创建控制支柱格栅结构中梁的半径的场，则需要重新调整这些值以使其处于非常适合这些值的厚度范围内。

    续这个例子，您可能知道承受 1 kPa 应力的区域应具有 1mm 的厚度，承受 5kPa 应力的区域需要 5 mm 的厚度。场域中的重新缩放功能应用于将应力范围映射到支柱直径范围（即，1 kPa 映射到 1 mm，5 kPa 映射到 5mm）。注意，这些值仅用于说明目的，您应该使用适合您的应用的值。