CN108170904A - 一种飞机三维涂装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞机三维涂装方法，先设计二维涂装草图，再确定三维涂装模型，然后建立三维涂装设计模板，最后进行飞机整机喷漆。本方法利用贴近于真实飞机喷涂后的效果，可实现任意角度视图效果展示，并且所设计的涂装模型对比利用3Dmax等软件所做的涂装模型尺寸及定位更精确，具有更好的工程实践性。也使飞机涂装施工更方便、准确、喷涂图样更美观，对今后复杂涂装方案采用三维投影及打印技术奠定了基础。

Description

一种飞机三维涂装方法

技术领域

本发明涉及飞机外部涂装设计领域，特别是一种飞机三维涂装方法。

背景技术

国内外目前没有用于工程应用的快速完成飞机外表面3D涂装设计的方法。目前国内飞机外表面涂装设计主要采用CAD、AI等软件进行二维工程图、效果图设计，采用3ds MAX等软件进行三维效果设计。

采用CAD、AI等软件设计的二维图，不能直观表现出真实飞机涂装后的效果，并且二维尺寸定位转换到实际三维飞机上比较繁琐，特别是喷涂复杂的彩带等图样，转换过程中易造成局部变形，造成飞机喷涂完成后与设计效果图有所差异。

3ds MAX主要用于三维建模渲染和动画制作方面，采用3ds MAX等软件进行三维效果设计虽然能更直观地表现出真实飞机涂装后的效果，但其尺寸定义方面不够精确，无法直接用于工程实践上。

发明内容

本发明主要为了使飞机外表面涂装设计既具有贴近于真实飞机喷涂后的效果、并且尺寸及定位精准，解决复杂彩带航徽模板贴在飞机曲面蒙皮上产生变形等问题，可直接用于工程实践。该方法包括以下步骤：

步骤1设计二维涂装草图

1-1投影出飞机机身左视图、右视图、机翼俯视图和仰视图等涂装设计所需视图，在投影视图时需投影出与飞机外表面涂装设计时的彩带、航空公司名称、机号、航徽等标识干涉的外露天线、整流罩、口盖等轮廓。

1-2通过CorelDraw、AI等软件将用户提供的航空公司名称、航徽、彩带等标识转化获得图案轮廓线，对于无法转化的图案，将图案导入CAD，绘制图案轮廓。

1-3在CAD中打开投影视图，调整各视图坐标系，使其保持与CATIA软件中的全机外形坐标系一致，将此作为飞机涂装二维设计模板，调整上述轮廓线大小并布置在飞机相应位置，完成二维涂装草图设计，布置彩带及其他标识时避开外露天线、整流罩、口盖及机身蒙皮对缝，防止影响标识的整体性及处于口盖边缘而易造成掉漆问题。

步骤2确定三维涂装模型

2-1在CATIA软件中打开已完成的左侧机身二维涂装草图，在创成式曲面设计中选取机身对称面创建草图，将二维涂装草图中的彩带轮廓线复制到草图中，通过拉伸和分割功能，拉伸彩带轮廓线，并利用拉伸曲面对机身进行曲面分割。

2-2切换到零部件设计模块中，选取机身对称面并创建草图，将左侧机身二维涂装草图中的航空公司名称轮廓线复制到草图中，利用凸台功能将航空公司名称突出机身表面，然后转换到创成式曲面设计中，利用凸台对机身曲面进行分割，保留双侧曲面。

2-3重复步骤2-1、2-2完成机身彩带、机号、航空公司名称及航徽三维设计、短舱彩带三维设计、机翼上下表面彩带、机号、航空公司名称三维涂装设计，最后在不同分割曲面添加颜色，完成三维涂装设计。

2-4将完成的三维涂装模型插入到CATIA photo studio模块中，然后建立环境(分为六面体、球体和圆柱体环境)，通过位置调整使环境大小及角度达到所需状态，然后为各个方向加载场景图片，调整场景图位置及大小，然后建立投影光源，通过对光源样式、位置、角度以及光线强弱等参数调整，达到渲染效果。

步骤3建立三维涂装设计模板

整理结构树，按飞机涂装各个模块的设计顺序，将结构树进行重新排序，并标明各步骤名称，将此模型作为此机型外表面三维涂装设计的模板，对于该机型新用户的涂装方案设计，只需在飞机涂装二维设计模板中完成各视图草图设计，然后对该数模中的彩带、航空公司名称、机号、航徽等模块的草图进行相应替换。

步骤4飞机整机喷漆

通过CATIA曲面展开功能，获取飞机全机喷漆所需彩带、航徽、航空公司名称、机号等飞机喷涂所需三维展开样板，并利用三维涂装模型上的定位尺寸，在实际飞机上对应找出彩带、航徽、航空公司名称、机号等样板的精准定位，实现最终的整机涂装方案喷涂。

利用贴近于真实飞机喷涂后的效果，可实现任意角度视图效果展示，并且所设计的涂装模型对比利用3Dmax等软件所做的涂装模型尺寸及定位更精确，具有更好的工程实践性，通过CATIA V5所设计的涂装模型可直接测量出彩带、航徽等所需喷涂图样在飞机上的喷涂位置及尺寸，同时通过曲面展开功能能够获得复杂图样制作所需模板、解决原二维图样制作的模板贴到飞机曲面蒙皮上造成的变形问题。使飞机涂装施工更方便、准确、喷涂图样更美观，对今后复杂涂装方案采用三维投影及打印技术奠定了基础。同时机型涂装模块化设计，只需通过对航徽、彩带、机号、航空公司名称标识等各模块的草图进行替换，便能快速完成同一机型新涂装的三维设计，大大提高了飞机三维涂装设计效率。

附图说明

图1机身左视图模板

图2机身左侧草图

图3航空公司名称凸台化

图4机身左侧三维涂装

图5全机三维涂装

具体实施方式

下面以MA60飞机外表面涂装模块化设计为例进行介绍：

第一步，完成二维涂装草图设计

(1)在CATIA V5中打开全机外形数模，利用CATIA中工程制图模块投影出飞机机身左视图、右视图、机翼俯视图和仰视图等涂装设计所需视图，投影视图包含窗户、门，与彩带等标识有干涉的外露天线、整流罩、口盖等轮廓，如图1所示。

(2)用户提供的文字符号是标准字体中存在的，通过CorelDraw软件选取该字体，输入所需文字和符号，调整字体粗细以及字间距等参数，保存为DWG格式。用户提供的在标准字体库中不存在的特殊字体和航徽等标识，将参考图片输入到AI软件中，选择所需描摹的图案，打开临摹选项，设置中选择描边，并且调整最大描边粗细、长度、路径拟合、拐角角度等参数，对所选图案进行临摹描边处理，将临摹好的文件通过导出功能，存储为DWG格式。对于无法转化的图案，将图案导入CAD，绘制图案轮廓。

(3)在CAD中打开投影视图，调整各视图坐标系至与CATIA中的全机外形坐标系一致，将此作为此机型飞机涂装二维设计模板(也可以直接在CATIA软件下的工程制图模块中进行二维草图轮廓设计)。在CAD中打开彩带、文字、航徽等标识轮廓，然后通过缩放功能调整其大小并布置在飞机相应位置，如图2所示，完成二维涂装草图设计。布置彩带及其他标识时尽量避开外露天线、整流罩、口盖及机身蒙皮对缝，防止影响标识的整体性及口盖边缘掉漆。

第二步，完成三维涂装设计：

(1)完成机身彩带模块三维设计

在CATIA中打开已完成的左侧机身二维涂装草图，在创成式曲面设计中选取机身对称面创建草图，将二维涂装草图中的彩带轮廓线复制到草图中，通过拉伸和分割功能，拉伸彩带轮廓线，并利用拉伸曲面对左侧机身进行曲面分割。

(2)完成左侧机身航空公司、机号、航徽等模块三维设计

切换到零部件设计模块中，选取机身对称面并创建草图，将左侧机身二维涂装草图中的航空公司名称轮廓线复制到草图中，利用凸台功能将航空公司名称突出机身表面，如图3所示，然后转换到创成式曲面设计中，利用凸台对机身曲面进行分割，保留双侧曲面。

利用同样的方法完成机号、航徽等三维设计，如图4所示。

(3)参照(1)、(2)步方法完成右侧机身彩带、机号、航空公司名称及航徽三维设计、短舱彩带三维设计、机翼上下表面彩带、机号、航空公司名称三维涂装设计，如图5所示。最后，打开曲面属性栏，通过调节RGB参数值(即红绿蓝配比值)对分割好的各彩带曲面进行调色处理(对一些客户未提供颜色参数的特殊颜色，可将参考图样导入到Photoshop或者AI软件中，利用吸管功能进行颜色参数值提取)。或者通过为曲面附加材料，选择材料类型为油漆，选取相关颜色漆料，然后通过调节环境、散射、镜面选项对应的颜色，获得所需颜色，同时应注意调节透明度、反射率等参数，使油漆色彩达到最理想的显示效果。

(4)场景渲染

为了使三维涂装模型具有更好的视觉效果，可将做好的三维涂装模型插入到CATIA photo studio模块中，然后建立环境(分为六面体、球体和圆柱体环境)，这里我们以圆柱体环境加载为例，打开属性栏，通过位置调整使环境大小及角度达到所需状态，然后为各个方向加载场景图片(我们可在网络上找好适合作为南面、北面、底面和顶部的图片作为场景图，场景图片的选择应搭配组合起来贴近真实环境效果)，调整场景图位置及大小。然后建立投影光源，通过对光源样式、位置、角度以及光线强弱等参数调整，达到渲染效果。

(5)工程实践上的应用

可利用CAITA曲面设计中曲面展开功能，将彩带、航空公司名称、航徽等三维曲面展开成二维平面，然后提取轮廓线，将所提取轮廓线文件输入到刻录机中，刻录出样板，此样板可直接用于真实飞机喷涂作业中，避免了应用传统方法制样板产生图样变形等问题。

可直接在模型上选取参照物(选取参照物方便于真实飞机上进行测量及定位，参照物可就近选择天线、窗户、门框、口盖等)，测量出彩带、航空公司名称、航徽在真实飞机上的相对位置，然后在真实飞机上寻找参照物，对彩带、航空公司名称、航徽位置进行定位，使喷涂施工更方便，尺寸定位更加精确。

第三步，建立三维涂装设计模板

整理结构树，按飞机涂装各个模块的设计顺序，将结构树进行重新排序，并标明各步骤名称，方便后期查找、修改和替换工作，将此模型作为此机型外表面三维涂装设计的模板。

对于该机型新用户的涂装方案设计，只需在飞机涂装二维设计模板中完成各视图草图设计，然后对该数模中的彩带、航空公司名称、机号、航徽等模块的草图进行相应替换，便能快速完成新三维涂装设计。

第四步飞机整机喷漆

通过CATIA曲面展开功能，获取飞机全机喷漆所需彩带、航徽、航空公司名称、机号等飞机喷涂所需三维展开样板，并利用三维涂装模型上的定位尺寸，在实际飞机上对应找出彩带、航徽、航空公司名称、机号等样板的精准定位，实现最终的整机涂装方案喷涂。

Claims (1)

1.一种飞机三维涂装方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1设计二维涂装草图

1-1投影出飞机机身左视图、右视图、机翼俯视图和仰视图等涂装设计所需视图，在投影视图时需投影出与飞机外表面涂装设计时的彩带、航空公司名称、机号、航徽等标识干涉的外露天线、整流罩、口盖等轮廓

1-2通过CorelDraw、AI等软件将用户提供的航空公司名称、航徽、彩带等标识转化获得图案轮廓线，对于无法转化的图案，将图案导入CAD，绘制图案轮廓

1-3在CAD中打开投影视图，调整各视图坐标系，使其保持与CATIA软件中的全机外形坐标系一致，将此作为飞机涂装二维设计模板，调整上述轮廓线大小并布置在飞机相应位置，完成二维涂装草图设计，布置彩带及其他标识时避开外露天线、整流罩、口盖及机身蒙皮对缝，防止影响标识的整体性及口盖边缘掉漆；

步骤2确定三维涂装模型

2-1在CATIA软件中打开已完成的左侧机身二维涂装草图，在创成式曲面设计中选取机身对称面创建草图，将二维涂装草图中的彩带轮廓线复制到草图中，通过拉伸和分割功能，拉伸彩带轮廓线，并利用拉伸曲面对机身进行曲面分割

2-2切换到零部件设计模块中，选取机身对称面并创建草图，将左侧机身二维涂装草图中的航空公司名称轮廓线复制到草图中，利用凸台功能将航空公司名称突出机身表面，然后转换到创成式曲面设计中，利用凸台对机身曲面进行分割，保留双侧曲面

2-3重复步骤2-1、2-2完成机身彩带、机号、航空公司名称及航徽三维设计、短舱彩带三维设计、机翼上下表面彩带、机号、航空公司名称三维涂装设计，最后在不同分割曲面添加颜色，完成三维涂装设计

2-4将完成的三维涂装模型插入到CATIA photo studio模块中，然后建立环境(分为六面体、球体和圆柱体环境)，通过位置调整使环境大小及角度达到所需状态，然后为各个方向加载场景图片，调整场景图位置及大小，然后建立投影光源，通过对光源样式、位置、角度以及光线强弱等参数调整，达到渲染效果；

步骤3建立三维涂装设计模板

整理结构树，按飞机涂装各个模块的设计顺序，将结构树进行重新排序，并标明各步骤名称，将此模型作为此机型外表面三维涂装设计的模板，对于该机型新用户的涂装方案设计，只需在飞机涂装二维设计模板中完成各视图草图设计，然后对该数模中的彩带、航空公司名称、机号、航徽等模块的草图进行相应替换；

步骤4飞机整机喷漆

通过CATIA曲面展开功能，获取飞机全机喷漆所需彩带、航徽、航空公司名称、机号等飞机喷涂所需三维展开样板，并利用三维涂装模型上的定位尺寸，在实际飞机上对应找出彩带、航徽、航空公司名称、机号等样板的精准定位，实现最终的整机涂装方案喷涂。