《产品改良设计-电子教案-唐智 09第四章 产品断面扫描法对产品 1 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产品改良设计-电子教案-唐智 09第四章 产品断面扫描法对产品 1 （32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 产品断面扫描法对产品的改良(1),4.1 产品的视觉动态分析,遥控器、手机等有按键的产品（图4-1），我们经常观察的是有键盘的面，因为它是人机交互界面，所有产品功能和设计特征都集中于此。而很少去观察手机的轴测图,视觉形态特征变化示意图,4.1 产品的视觉动态分析,4.1 产品的视觉动态分析,4.2 产品断面扫描的基本流程,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,产品对象的数字模型重建,）产品对象的数字模型重建,）产品对象的数字模型重建,）产品对象的数字模型重建
2、,）产品对象的数字模型重建,）产品对象的数字模型重建,确定产品基本功能使用面,确定等高线高程,确定等高线分析基准面,断面分层扫描,信息分析,可视化数据输出,4.2 产品断面扫描的基本流程,（1）产品对象的数字模型重建,三维软件建模,三维扫描方法,4.2 产品断面扫描的基本流程,（2）确定产品基本功能使用面 针对产品基本功能面的确定没有唯一的界定标准，基于产品具有动态视觉的属性，因此基本功能使用面应根据不同的分析需求进行确定。一般可按产品的操作和外观这两个层面进行确定，从而得到产品在某个竞相角度的连续断面信息。,4.2 产品断面扫描的基本流程,（3）确定等高线高程 为避免产品分析时细小形态变化的
3、特征信息遗失，我们定义产品形态上的最小塌陷的波谷或最小抬起的波峰的1/2为产品等高线高程。但是，等高线高程的定义并不是唯一的，在保证不遗失研究所需的截面特征的前提下，可根据产品动态视角和产品尺寸比例，结合研究目的进行合理化调整。,4.2 产品断面扫描的基本流程,（4）确定等高线分析基准面 分析基准面的概念类似于地理学的等高线定义中海平面的概念，是在平行于产品基本功能面的前提下，以产品基本功能面上外形轮廓的最高点为起点，沿着基本功能面的垂直方向，向产品形态内部取到n个等高线高程的深度，而最终得到的平面位置。确定分析基准面即是确定了产品从外层轮廓最高表面起进行断面扫描的扫描深度。,4.2 产品断面
4、扫描的基本流程,（4）确定等高线分析基准面 n 的选取满足：一，将要进行等高线分析比对的两个对象的n取值一致，这两个对象可以是产品和产品，也可以是产品与手；二，满足比对双方都能够在基本功能面的垂直方向上取到小于、等于该方向上的产品最大截面积或最低塌陷面，为保证特征不缺失一般取该方向上的最大截面积或最低塌陷面以下一个高程为等高线分析基准面。如图4-8为尼康D90相机的分析基准面的确定。,4.2 产品断面扫描的基本流程,（4）确定等高线分析基准面,4.2 产品断面扫描的基本流程,（5）断面分层扫描 产品实体的两个等高线分析基准，即高程和分深度由此确定之后，接下来沿着产品基本功能使用面的垂直径向进行
5、断面扫描。首先将该产品实体1:1的数字化建模的模型导入软件，设定分析间隔为等高线高程，分析深度为n个等高线长度，然后从分析基准面开始每隔一个高程对产品进行断面切割，依次保存产品的截面图，得到基于分析基准面的各个分析高度上的n+1个产品截面图。,4.2 产品断面扫描的基本流程,（6）信息分析,手持电钻的分层设色图,4.2 产品断面扫描的基本流程,（7）可视化数据输出 将产品形态分析数据导入软件并计算出每个设色分层的面积值，并得出连续断层面上的面积变化率，这在假定产品是密实实体的条件下得到可视化的总体形态变化趋势。同时，同过对相邻面上对应曲线的关系和变化趋势数值上也可得到局部的产品形态变化趋势。在
6、这一阶段，产品的形态特征变化可以以可视化的形式表达。,4.2 产品断面扫描的基本流程,(8) 断面质心构建的产品趋势线 通过断面扫描的方法还可求得产品在某一径向上的断面质心，依次记录下它们的三维坐标，然后把数据导入软件，将各点连接起来，便可得到一条三维可视的产品质心线，该线代表产品在某一径向上的趋势线，可作为人机交互研究的重要依据。 若将断面截面质心M沿横向纵向再等分成若干小的分截面，分别求分截面的质心，可连成若干条质心线，断面分割的个数越多，质心线条数就越多，能从多角度体现更精确的表现产品趋势。,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,实验主要流程,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,实
7、验主要流程,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,实验主要流程,具体实验步骤,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,断面分层扫描实验方式有两种，对于简单初步的断面分析可以采用手绘的方式，对于复杂形态产品的断面分析可借助计算机软件，下面以水果刀产品为例，详细阐述基于solidworks和photoshop软件的产品断面分析实现的实验手段和方法。,具体实验步骤,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,（1）步骤一：产品数字对象的模型重建。 寻找市面上四种不同形态类型的水果刀产品实例，对产品各尺寸进行测量，用solidworks软件将各产品按1：1尺存建模。为了所有产品共有相同的参照起点，将所有
8、刀的刀尖和原点重合；所建模型必须转为实体，便于获取截面信息。,具体实验步骤,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,(2)步骤二：确定产品基本功能使用面 基于产品具有动态视觉的属性，基本功能使用面应根据不同的分析需求进行确定。本项目研究刀的人机工程学，刀柄是产品与手进行人机交互的区域，手腕施力于刀柄，带动刀刃切削水果。刀的用户满意度取决于切削力度大小和首刀柄握持的舒适性。选择产品和手部接触且影响手掌舒适度的相切于手柄上半部分弧线的平面作为产品基本功能使用面。,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,具体实验步骤,（3）步骤三：确定等高线高程 用solidworks的测量命令分别量取四把刀的最小
9、塌陷面或最小抬起波峰的值，最后分别比对大小，取最小值1.30/2=0.65mm 作为等高线高程。,测量命令量取高程,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,（4）步骤四：确定等高线分析基准面 使用水果刀产品时手部的标准姿态，可得出手部和产品基本功能面接触的最佳比对深度为指腹第二指节弯曲时的长度。16到65岁女性手指自然弯曲时第二节指腹的平均值为12.5mm，12.5/0.65=19.23 mm，因此取n=20，即共切割20个断面，以产品基本功能面上外形轮廓的最高点为起点，沿着基本功能面的垂直方向向产品形态内部取到20*0.65=13mm的深度，是手指等高线与产品等高线的比对深度。,（5）步骤五
10、：绘制基于等高线高程的产品分层截面图 第一，基于solidworks软件平台，用添加基准面命令，基于产品基本功能面向产品内侧依次绘制分析所需的剖视截面视图，设定截面间距为产品高程，截面个数为20。,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,（5）步骤五：绘制基于等高线高程的产品分层截面图 第二，选择上视基准面，使用“剖面视图”命令，依次选择已绘制好的断面分析基准面对将产品断面提取，并将文件另存为JPG格式，如图4-18。此时，应锁定右边模型显示界面，确保其大小和位置不变，方便下一步进行断面叠加。,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,(6) 步骤六：计算各断面轮廓的面积 打开solidwork
11、s的评估剖面属性命令，选择断面，按“重算”命令，得到每个等高线断面图层的面积，并按顺序记录,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,(7) 步骤七：在Adobe Photoshop中提取各剖视面特征，绘制分层设色图 第一，打开已保存的产品断面信息图，调整每个断面的色阶，将断面部分设置为黑场,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,(7) 步骤七：在Adobe Photoshop中提取各剖视面特征，绘制分层设色图 第二，新建一个画布大小和保存截图一致的文件，将每个断面按顺序拖移进入新文件，生成新的图层，将每个图层的透明度设置为10%（此参数可根据图层个数和效果自行调整），叠加后获得四个产品的分层设色图,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,断面分层设色图,(8)步骤八：产品形态变化规律的可视化数学量化输出 基于SPSS软件平台，以面积为纵坐标，以等高线分析的层数为横坐标，分别绘制四个产品断面面积变化的坐标折线图。,4.3产品断面分析实现的实验手段和方法,THE END,THANKS!,
