创建隐式随机格栅结构

通过定义点、点之间的边、用于移除某些点和/或边的过滤器、将边加厚为支柱的方法以及外部主体处理（例如将格栅结构与外部主体或壳体相结合）来创建随机支柱格栅结构。

随机格栅结构是由加厚底层结构的线框产生的，该线框由通过边连接的点构成。在 Inspire 隐式建模中，这种线框结构称为点边集。随机格栅结构的一般工作流程如下：

构建一组包含在用户指定体积内的点（可能是随机的）。
使用其中一种可用方法连接这些点以形成边。
对新形成的点边集的点和边进行过滤，只留下有用的点和边。
根据您的厚度规范（恒定、可变或场驱动厚度）加厚格栅结构。
应用外部主体处理以在格栅结构周围放置一个壳体，或将格栅结构连接到预先存在的外部主体。

本主题的其余部分详细描述了这五个步骤，并解释了每个步骤的不同选项。

随机格栅结构点边集：构造点

点击“隐式建模”功能区中的随机格栅结构图标。

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。
在操作面板中，选择点选项卡。

从点生成方法下拉列表中选择一个设置。


选项	说明
均匀随机	使用每个坐标（x、y 和 z）的均匀分布来生成用户定义的点数。对这些点的新出现的聚类或间距没有任何保证或限制。选择定义包含点的体积的边界主体。这可以通过点击主体或从模型浏览器中选择它来完成。选择这些点是否应该包含在主体本身内，还是包含在该主体的轴对齐边界框的界限内（根据形状，允许一些点落在主体之外）。输入用于随机点生成的种子；使用相同的种子将可靠地重现相同的点集。不同的种子会产生不同的点位置，您可以选择一个适合您要求的点位置。这可以在本地定义或使用变量进行控制。指定点数量，即将在指定体积中创建的点的数量。这可以在本地定义或使用变量进行控制。
最小间距	使用专有算法将尽可能多的点打包到体积中，同时保持每个点之间的最小保守分离。由于点数是在打包过程中产生的，因此无法保证所创建的点数。选择定义包含点的体积的边界主体。这可以通过点击主体或从模型浏览器中选择它来完成。选择这些点是否应该包含在主体本身内，还是包含在该主体的轴对齐边界框的界限内（根据形状，允许一些点落在主体之外）。输入用于随机点生成的种子；使用相同的种子将可靠地重现相同的点集。不同的种子会产生不同的点位置，您可以选择一个适合您要求的点位置。这可以在本地定义或使用变量进行控制。指定点之间的最小间距，可以将其作为常数在本地输入，使用变量控制，或使用场驱动图标定义，这意味着最小间距可以在整个体积内变化。
导入	可用于将外部生成的点集（存储在.csv 文件中）导入 Inspire。点的 .csv 文件应有三列，每列包含点的 x、y 和 z 坐标。需要一个标题行，通常包含列标题 'x'、'y' 和 'z'。重要：此文件的单位应始终为米。

随机格栅结构点边集：构造边线

在操作面板中，点击边线选项卡开始在点之间创建边线。

从生成方法下拉列表中选择一个设置。


选项	说明
价	依次访问每个点并在该点和其 'k'个最近邻之间创建一条边线。它所连接的最近邻的数量由价数值控制，该数值可以本地设置为常量，使用变量控制，或使用场驱动属性设置，其中 'k' 根据用户指定的场或隐式主体查询时当前点的场值在空间中变化。例如，如果当前点被输入到一个场，并且该位置的场值为 3.4，则该点的价将四舍五入为 3.0，这是最接近的整数值。价方法不保证每个点上会有多少条边线。这是因为一个点将连接到它自己的最近邻，并且如果它被视为其他点的最近邻，其他点也可能连接到它。以下显示了价 = 4 和价 = 12 的示例。
德劳内	针对点边集内的所有点创建德劳内三角剖分。没有其他选项，因为此三角剖分由集合中的点唯一定义。在 3D 空间中，德劳内三角剖分更适合描述为德劳内四面体剖分。它具有以下属性：四个四面体顶点的每一个外接球都不包含点边集中的任何其他点。需要注意的是，德劳内方法将表示点的凸壳的体积网格。这意味着长边和穿越孔和其他空白空间的边是完全可能的。但是，可以在工作流程的后期仔细过滤掉不需要的边线。
Voronoi	点-边集合中的点被用作构建 3D Voronoi 图的种子。在每个种子周围构建一个称为 Voronoi 单元格的区域，每个区域包含所有比其他种子更接近相关种子的点。区域具有平面，称为 Voronoi 面。两个或多个 Voronoi 面相交处会形成一条 Voronoi 边，这些边会被添加到点边集。Voronoi 格栅的例子如下所示。 Voronoi 选项可能会产生相对于边界主体向外部移动的边（下面第一张图）。如第二张图所示，稍后可使用合适的点边缘集过滤器将其去除。
导入	您可以导入存储在 .csv 文件中的一组外部创建的边线。边线的 .csv 文件应该有两列，其中标题行包含标题 Start 和 End，以表示每个边线的起点和终点。Start 和 End 条目是对上述点 .csv 文件中的点的整数引用。第一个点的索引为 0（即，0 索引）。要在点列表中的第一个点和第四个点之间创建边，边文件应该在第一列包含条目 0，在第二列包含条目 3。创建点和边后，点边集即创建完成，您可以点击确定接受当前配置。这将使设计进入下一步，该步骤在随机格栅结构操作面板上进行。您应该注意，在此阶段可以存在多余的或不需要的点或边，因为这些可以稍后过滤。

点击确定创建点边集。

随机格栅结构：常规设置

随机格栅结构操作面板通过应用默认厚度将点边的线框模型逐渐发展为随机格栅结构的隐式模型。此模型具有带符号距离属性。这意味着该隐式主体场中的任何点都会返回到随机格栅结构曲面上最近点的带符号距离。此澄清一些术语：点边集中的边变厚之后，就会成为随机格栅结构中的支柱。
1. 从点边集下拉列表中选择一个设置来定义随机格栅结构。大多数情况下，这将是刚刚发展的点边集。但是，可以从下拉菜单中选择不同的集合，进行进一步的编辑，创建新的集合，或者清除选择，然后需要创建一个新的点边集。
2. 在单元格部分中，选择一个类型按钮来指定支柱是实心还是空心。两种类型都有圆形的横截面。因此，实心支柱需要单一支柱直径，而空心支柱则需要内径和外径值。
3. 选择实心区域按钮来控制随机格栅结构是由支柱本身定义（常规）还是使用支柱作为工具从点边集目标主体的轴对齐边界框中切割出材料（反转）。下面是一个反转示例。
4. 使用调整大小选项控件来指定支柱的内径和外径。支柱直径可以在本地设置为常数，使用变量进行控制，或者单独设置场驱动属性，其中任何支柱上任何一点的局部半径都使用参考场或隐式主体进行定义。
  提示：仅当选择空心时才会显示支柱内径控件。

随机格栅结构：点边集过滤器

创建点边集的方法提供了有用但有限的灵活性，即在最终随机格栅结构中使用点和边。使用过滤器时可以实现更精细的控制。下面的“随机格栅结构”操作面板显示了点边集过滤器的空白表。

表格下方的按钮可以创建、删除、编辑、提升和降级点边集过滤器。

当考虑将随机格栅结构修剪成某个形状时，一个重要的设计考虑因素是是否依赖使用布尔减法运算对格栅结构进行硬修剪，或者是否定义随机格栅结构而不需要修剪。在许多情况下，后者更可取，因为它保留了点边集数据结构的完整性。当将文件导出为例如 .3mf 格式（使用 Beam Extension）时，这会很有用。边集过滤器提供了一些功能来确保格栅结构很好地包含在主体内。

点击点边集过滤器表下方的添加按钮，创建一个新的点边集过滤器。这将显示随机格栅结构：“点边集过滤器”操作面板。请注意，点边集再次以线框模式显示，因为这些过滤器与支柱厚度无关

定义过滤器属性。


选项	说明
名称	提供过滤器的描述性名称，以便在随机格栅结构操作面板中的过滤器表中轻松识别。
施加于	指定过滤器将编辑点还是边。您应该注意到，一些过滤器可能会同时编辑点和边。然而，在进行选择时，您应该考虑过滤器是否会查询点或边线的某些属性。
保留	指定是否希望保留将被过滤器通过或拒绝的点/边。如，如果过滤器查找长度 <=10 mm 的边，则过滤器通过集将是长度 <=10 mm 的边。过滤器拒绝集将是长度 >10 mm 的边。您可以选择要在最终格栅结构中保留哪个集。

指定过滤器规则。

过滤器的工作原理是从整体点边集中隔离点或边的子集。大多数情况下，等式（=、≠）或不等式（<、>=、between 等）用于表示阈值或值范围，以确定点或边是否成为将被过滤（保留/删除）的子集的一部分。
1. 过滤点
  - 通过边界主体过滤可以确定点是否位于目标主体/零件内。默认情况下，落在边界主体内（或边界主体上）的点会被保留。用户可以为此过滤器选择 CAD、PolyNURBS、网格或隐式主体。
  - 按场值过滤可用作现有场或隐式主体内的查询点。每个查询点位置处的场值决定是否保留或删除该点。在下面的示例中，圆环的场用于将点边集中的点限制为距离表面 0 mm 到 -3 mm（内部）之间的点。其效果是形成一个圆环形状的薄格栅壁面（为清楚起见，以剖面显示）。
  - 按价过滤会检查每个点上关联的边线的数量。使用此过滤器可以保留/删除边线过多或过少的点。下图显示价 < 20 和价 < 16 的例子。
2. 过滤边
  - 按边界主体过滤可确定边相对于边界主体是向外部移动还是向内部移动。检查边线时，将检查边线上的两个端点和一个可选的中点。有两个选项：
    
    所有：两个端点和可选的中点都落在主体内。
    
    任何：端点或可选中点均落在主体内部。
    自动假定边界主体与用于创建点边集的主体是同一个。如果不是这种情况，您可以使用边界主体选择器选择不同的主体。
    
    要移除相对于边界主体外部移动的边，请使用节点检查为全部且中点检查为开的过滤器通过结果。
    提示：用户应注意，检查端点和中点并不能保证识别所有外部移动的边线。但它在大多数情况下运行良好并且计算速度很快。
  - 按长度过滤会检查每个边线的长度以确定是否保留或删除。下面的图像显示了应用长度过滤器之前的点边集、同一组的边线长度限制在 5 mm 到 15 mm 之间以及最终支柱。
    注：这些图像中没有应用任何边界主体过滤器。由于外部边线的长度，因此只需将其删除即可。
  - 按角度过滤要求您选择一个参考几何体（线、轴、平面）来测量角度。然后使用边和参考几何体所夹的角度来确定是否保留或删除边。在下面的例子中，Z 平面被用作参考，任何与该平面成小于 45 度角的边线都会被删除。
  - 按场值过滤使用每条边线的端点和可选中点作为参考场中的查询点。然后使用这些查询点的场值来确定是否保留或删除边线。与边界主体一样，有两个选项：
    所有：两个端点和可选的中点都会产生符合过滤规则的场值。
    
    任何：端点或可选中点都会产生符合过滤规则的场值。
    在以下示例中，点边集首先经过边界主体过滤，以删除圆环外部的边。然后使用边线长度过滤器删除较长的边线，以将梁限制为 <= 10 mm。最后，使用圆环的场作为参考场，通过场值过滤边线。仅保留两个端点和可选中点的场值介于 0 mm 和 -1 mm 之间的梁。这样会在靠近曲面的地方形成一个类似德劳内格栅梁的薄壳体，如下面的剖面图所示。
  - 可制造性过滤器是一种复合过滤器，它同时考虑每条边线的长度和角度。与角度过滤器一样，您可以选择参考几何体（线、轴、平面）来测量边线的角度。您还可以指定长度和角度的阈值来确定保留或删除边线。该过滤器的设计反映出，随着悬空边线变长，其制造难度加大。
3. 如果您对过滤器满意，请点击确定接受它。这将返回到“随机格栅结构”操作面板，您将在表中看到新的过滤器。
通过点边集过滤器表管理您的过滤器。
- 要编辑现有过滤器，请选择表中的行，然后点击表下方的编辑按钮。
- 要删除现有过滤器，请选择表中的行，然后点击表下方的删除按钮。
- 过滤器会按照表中出现的顺序依次应用。应用过滤器的顺序可以显著更改最终的点边集。要更改顺序，可以使用表格下方的提升和降级按钮来移动突出显示的过滤器。

选择外部主体选项卡。

选择一种外部主体类型。

无：不创建外部主体。

壳体：使用可选的切割主体创建偏移壳体。


选项	说明
方向	为壳体选择偏移方向。向外：将壳体从格栅结构向外偏移，从而增加整个对象的大小。向内：将壳体向内偏移，消耗部分格栅结构，但保持格栅结构的整体尺寸。双向：向内和向外偏移壳体。
对称	将壳体对称地向内和向外偏移相同距离。
外部厚度	定义向外壳体的偏移厚度。厚度可以直接输入，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
内部厚度	定义向内壳体的偏移厚度。厚度可以直接输入，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
切割主体	选择用于切割壳体的主体。这可用于修剪壳体的区域，这对于将格栅结构及其壳体拟合到预定义体积中非常有用，或者当您想要显示一些格栅结构以使其不被壳体覆盖时。在此例中，选择一个 BRep 主体作为修剪主体以暴露一些格栅结构。此图像显示了应用于格栅结构的向外壳体如何与切割实体重叠。施加切割后，一些向外壳体会被切掉，在壳体突出超过切割实体的边界的任何地方露出格栅结构。
转变	选择外部主体和格栅结构主体之间的转变类型。锐利：格栅结构突然地与周围的壳体相连。倒角：格栅结构通过倒角融入周围的壳体。如果选择了此选项，请定义倒角半径。削角：格栅结构通过削角融入周围的壳体。如果选择了此选项，请定义削角距离。对于倒角，距离是倒角的半径，对于削角，距离是削角的缩进。距离可以直接输入，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。

合并：直接将外部主体与格栅主体合并，而不创建围绕格栅的壳体


选项	说明
合并主体	选择要与平面格栅结构合并的主体。此主体应靠近或与格栅结构重叠。
转变	选择外部主体和格栅结构主体之间的转变类型。锐利：格栅结构突然地与周围的外部主体相连。倒角：格栅结构通过倒角融入外部主体。如果选择此选项，请定义倒角半径。削角：格栅结构通过削角融入外部主体。如果选择此选项，请定义削角距离。对于倒角，距离是倒角的半径，对于削角，距离是削角的缩进。您可以直接输入距离，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。