在从事3D建模工作时，尤其是在CAD和工业设计领域，你可能经常会听到 NURBS。它听起来可能很专业，但其背后的概念其实非常直观。让我们来详细了解一下。

NURBS是什么意思？

NURBS 代表 非均匀有理 B 样条。

简单来说：

• 曲线 由数学定义，而非像素定义
• 都流畅而精确。 在任何尺度下
• 广泛应用于 工程、汽车、航空航天和产品设计领域

基于多边形的模型使用许多平面三角形，而 NURBS 则创建平滑、连续的曲线和曲面。.

为什么我们需要 NURBS？

想象一下设计：

• 汽车车身
• 消费品
• 带有光滑圆角的机械零件

这些形状必须是：

• 光滑的
• 准确的
• 可编辑且不损失质量

NURBS 曲线允许设计师 以数学方式控制形状，从而确保高精度和平滑度——无论放大多少倍。

图 1： AutoCAD 中的多边形建模与 Alias 中的 NURBS 建模

NURBS曲线的工作原理（简要解释）

NURBS曲线由以下因素控制：

1. 控制点

它们就像 磁铁 ，将曲线拉成所需的形状。曲线通常不会 直接 穿过它们。

2. 学位

定义曲线的平滑程度：

• 1 度 → 直线
• 2级 → 柔和的曲线
• 3阶 → 非常平滑的曲线（最常见）

3. 重量

权重决定了 控制点对曲线的影响程度。权重越高，影响越大。

4. 结矢量

控制曲线在控制点之间的流动方式，允许进行局部控制，而不是改变整条曲线。.

图2：受控制点影响的NURBS曲线

NURBS 与多边形（快速对比）

在比较 NURBS 和多边形建模时，主要区别在于 几何体的创建和控制方式。

NURBS建模 基于数学定义。无论缩放级别如何，曲线和曲面都极其平滑。这使得NURBS成为工程、制造以及任何对精度和曲面质量要求较高的工作流程的理想选择。修改可以干净利落地完成，而不会降低模型的质量。

多边形建模另一方面，

简而言之， NURBS 侧重于精度和连续性，而 多边形侧重于视觉近似。

图 3：多边形网格与 NURBS 曲面对比

细分建模和NURBS建模

细分建模创建了一个三维网格，设计师可以使用推拉式工作流程对其进行自由操作。这种方法通常被称为细分建模（SubD），它从一个简单的网格开始，随着设计师对其进行细分，网格会变得越来越平滑。细分建模最适用于有机、自由曲面形状，因为在这些形状中，精确的尺寸精度要求不高。由于其灵活性，设计师通常在动画、电影、视频游戏和概念可视化中使用细分建模。.

NURBS建模相比之下， 高精度、连续性和可制造性几何形状。NURBS非常适合必须满足精确规格的产品，例如机械零件、汽车表面和工业设计。其修改过程清晰可预测，使其成为工程和CAD工作流程中的首选。

简而言之， 细分建模优先考虑艺术自由，而 NURBS 建模优先考虑精度和控制。

图 4：xShape 中的细分建模工作流程

参数化建模和NURBS建模

参数化建模采用 基于 NURBS 的几何图形 ，并围绕尺寸和规则构建。您无需手动塑造模型，只需定义尺寸、角度和相互关系即可。当您更改尺寸时，模型会自动更新并保持原始设计逻辑。您无需重新绘制任何内容——软件会自动重新计算形状。

Onshape 是一款参数化 CAD 工具，图中所示的钣金示例清晰地展示了这一点。当您更改折弯半径或折弯顺序等参数时，平面视图和折叠视图会同步更新。这种结构化的工作方式与专注于自由曲面成型的细分曲面建模截然不同。由于参数化建模具有可预测性和精确性，因此特别适用于 工程和制造领域。

图 4： Onshape 中的参数化建模——同步钣金工具

NURBS 通常用于哪些领域？

NURBS 在专业设计工具中无处不在：

• SOLIDWORKS
• CATIA
• 犀牛
• 别名
• Fusion 360

它们非常适合用于：

• 工业设计
• 机械工业
• 曲面建模
• 可用于生产的几何形状

为什么工程师和设计师更喜欢 NURBS

✔ 精确的曲线和曲面 ✔ 易于修改而不破坏几何形状 ✔ 非常适合制造 ✔ 平滑的圆角、过渡和自由曲面

简而言之， NURBS 为您提供控制和精度，这在现实世界的产品中至关重要。

图 5：使用 NURBS 曲面建模的实际产品

简单类比

可以把 NURBS 想象成：

• 弯曲柔性金属丝 利用磁铁

与其堆叠小方块（多边形），不如塑造一条连续、平滑的线条。.

结论

NURBS曲线是专业3D建模的基础。它们使设计师和工程师能够创建 平滑、精确且可编辑的几何体 ，从而完美地从概念设计过渡到生产制造。

如果你的目标是 精确、高质量和可控性，那么 NURBS 就是你的软件所使用的语言。

• 作者
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Hanen Bdioui

销售拓展代表 的 ChampionXperience

Hanen Bdioui 是 ChampionXperience的主编，负责 CAD、VR 和新兴工程技术领域的内容。她同时也是达索系统的内容创作者和 SOLIDWORKS 应用工程师，并为 Engineering.com 和 EngineeRules 撰写技术文章，内容涵盖 CAD、PLM 和仿真等领域。此外，Hanen 还为 3DEXCITE、 3DEXPERIENCE 平台和 Onshape创作专业内容，帮助工程师和企业采用现代化的数字化工作流程。.

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