2021-4-9 | 雕刻艺术论文
精美而又复杂的浮雕结构同与之相融合的产品结构实现完美结合，仅仅靠利用浮雕设计软件来说是很难实现的，必须通过多个专门的CAD设计软件来实现。如此一来，对设计者的素质要求要提高，须掌握多个CAD软件技术，并能很好的将各自设计的结果能够做到无缝衔接。那么，如何将CAD软件与浮雕设计软件完美结合成为了这一解决问题的关键点。首先，要了解浮雕设计软件的原理、特点、功能，再确定解决方案并加以实施进行验证，以ArtCAM为例。利用ArtCAM所生成的浮雕模型，可通过布尔运算产生出更复杂的浮雕模型。该软件接收数据格式为：jpeg、art、3da、3ds、sldprt、igs、stl等，输出格式为：stl、obj、3da等，其中STL格式为三维浮雕的输出格式中数据保存较完整的格式。STL文件格式是是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。
由于STL模型仅仅记录了物体表面的几何位置信息，没有任何表达几何体之间关系的拓扑信息，所以要凭借相对位置信息重建拓扑信息重建实体模型是十分关键的步骤。目前常用CAD软件如ProE、UG、CATIA均可识别接收STL文件，但这些软件都不能对该文件进行直接编辑修改；经研究考证，逆向设计软件如Geomagic Studio、Imageware、CopyCAD、RapidForm等既可识别接收STL文件，亦可对其编辑修改，并可以转出IGES、STP、DXF/DWG等三维数据格式。但此类软件目前只能是基于导入数据编辑修改，在结构设计方面则远远不如UG、PRO/E、Catia等三维软件，即使可以实现但在尺寸精度和装配精度都达到不标准要求，故此需将其编辑数据结果转出导入到UG、PROE、CATIA等三维软件中进行再设计。以某医疗器械厂一新研发产品为例，验证上述方法是否可行，效果如何？
项目存在问题及关键点
该项目系某医疗器械厂一新研发产品，其表面图文属于浮雕的艺术表现形式，按要求将浮雕图文依附于其产品上，既要效果美观，又要寓意吉祥。而目前产品表面浮雕图文形成主要途径是将平面图文利用雕刻机软件的浮雕功能产生浮雕形态，市场上的雕刻软件只能把平面图文利用其软件本身工具转化为其雕刻机能识别的文件格式，无法像其他软件一样转化可编辑数据，因此，利用雕刻软件进行设计的产品存在局限性，那么如何解决完成各软件通用可编辑数据格式是这一项目关键问题。如图，参考样例。基于客户要求，产品表面以龙凤形式存在，寓意龙凤呈祥；经多方收集材料，草拟多种方案，最终与客户协商沟通确定方案，如图，最终方案。
项目实施与解决方案确定
依据ArtCAM、Geomagic Studio、UG三软件的特性及数据接口，首先利用ArtCAM生成浮雕文件，再转化为STL三角网格文件导入到Geomagic Studio中进行再编辑，完成三维实体或片体数据的创建，再将其生成数据转化为STP/IGES格式，利用想UG/CATIA/Pro-e等三维软件进行修改编辑或创新设计。ArtCAM软件产品系列可以把如手绘稿、扫描文件、照片、灰度图、CAD等文件一切平面数据，转化为生动而精致的三维浮雕数字模型，并生成能够驱动数控机床运行的代码。但该软件生成的三维数字模型只能在同类的雕刻软件中打开编辑，经过仔细研究该软件了解到其浮雕文件可以转化为STL三角网格文件，而Geomagic Studio软件可以完美地将STL文件转化为三维实体或片体数据，再将其生成数据转化为STP/IGES格式，利用UG/CATIA/Pro-e等三维软件进行修改编辑或创新设计。
1、利用ArtCAM可以将灰度图转化为浮雕数据这一特性，ArtCAM根据灰度图的明暗度自动生成凹凸轮廓，首先利用Photoshop软件将设计产品表面图样调整为灰度图，并调整好图片的明暗度与图样比例。结果如图，最终方案。2、利用ArtCAM软件将设计的灰度图图样生成浮雕，再导出STL文件.3、将STL文件导入Geomagic Studio软件，经过处理生成STP文件格式。4、将STP文件导入UG软件，生成实体文件，完成细节结构。结果如图，产品三维数模。
结论
通过研究验证了利用软件各自的特性及数据接口的兼容性完全可以实现多软件协同作业，完成各种复杂产品的开发创新设计，并且可以将其推广应用到其它领域，依此可以上升至不同部门、不同行业的协同作业，减轻了设计师的工作强度、技能要求，具有良好的普及性。
本文作者：张华 何永喜 单位：辽宁经济职业技术学院 工业设计实训中心