网格模型质量检测
网格模型检测工具可用于检查网格（表面、FE/CFD 或 NURBS）中是否存在可能被归类为低质量单元的标志，提供多种质量指标（取决于所用模型类型）且用户可自定义阈值，通过这些阈值可以确定特定单元的质量是否较差。本教程将演示模型检测工具在面网格、CFD 网格和 NURBS 表面模型上的使用。
所用数据项目文件：
- ProximalFemurProximalFemur_Inspection.sip
- Blood_FlowBloodFlow_Inspection.sip
- Pre-segmented_LumbarSpine_Inspection.sip
1. 表面网格模型质量检测
1.1 生成表面网格
- 点击 File — Open project，打开 ProximalFemur_Inspection.sip 项目文件。
- 在Dataset browser 确认选中 Model 1 (Surface)。
- 在本项目文件中已完成所有设置，点击 Surface model — General — Full model 生成表面网格。
1.2 检测表面网格
1. 点击 Surface model — Inspection — Mesh quality，打开 Quality inspection 对话框。此时网格将变为透明，仅显示黑色的曲面三角形。
2. 在 Quality inspection 对话框：
- 在 Inspect 的下拉菜单选择 All parts；
- 在 Display 的下拉菜单选择 Triangles clusters；
- Errors 和 Warnings 按钮显示本表面网格中没有错误和警告。
- 为展示出现警告的情况，需要修改下质量指标。
- 通过双击 Surface in-out ratio 的当前阈值将其修改为 0.3，Warnings 按钮处显示有 9 条警告，点击可查看详情。
如果之前已经修改过指标，可能会显示不同数量的警告/错误。右键点击质量指标表格中的某一个指标，选择 Reset metric 将单独重置为该指标的默认值，选择 Reset all metrics 则重置所有指标数值。
- 点击第一个警告，3D 视图将自动调整展示该警告处的三角形（黄色高亮和绿色加粗显示）。
- 点击第二个警告，3D 视图同样调整显示对应的低质量三角形。
- 在 Simpleware 中有默认的形状失真默认值（如 > 0.1），点击 Close 关闭检测工具。
3. 在 Log（Home — General — Log）可以查看额外的网格质量信息。
2. CFD 网格模型质量检测
2.1 生成 CFD 网格
- 点击 File — Open project，打开 BloodFlow_Inspection.sip 项目文件。
- 在Dataset browser 确认选中 Model 1 (CFD)。
- 在本项目文件中已完成所有设置，点击 CFD model — General — Full model 生成 CFD 网格。
2.2 检测 CFD 网格
1. 点击 CFD model — Inspection — Mesh quality，打开 Quality inspection 对话框。此时网格将变为透明，仅显示黑色的曲面三角形。
2. 在 Quality inspection 对话框：
- 在 Inspect 的下拉菜单选择 All parts；
- 在 Display 的下拉菜单可以选择 Cells 和 Cell clusters 进行单独或按组检测，本示例选择 Cells。
- Errors 按钮显示网格中没有错误。
- 点击 Warnings 按钮查看因 Low in-out aspect ratio 出现的 4 条警告。
可以看到，CFD 网格有许多用于检验网格质量的指标。错误或警告可以通过不勾选相关指标而被忽略。给定警告的阈值可能会根据网格质量检查需要的严格程度而增加或减少。
Cells 的总警告数和所有警告数通常会有差异，因为 1 个单元可能包含多个警告。
- 点击第一个关于 Low in/out aspect ratio 的警告，3D 视图将自动调整对应单元到中心位置显示。
- 直方图将更新显示所选指标的分布，点击工具栏最后的 Show/hide histogram 按钮可隐藏或显示直方图。
2.3 改进 CFD 网格质量
在本示例中，可以通过修改 Model configuration 对话框中 Volume mesh 选项卡下的参数改进 CFD 网格的质量。
改进最差单元的 in-out ratio
1. 点击 CFD model — Model setup — Volume meshing。
- 点击 More options »，显示体积网格设置的高级参数。
- 在 Additional mesh quality improvement 区域，将 Quality target 更改为 0.15。
- 点击 Close，关闭 Model configuration 对话框。
2. 点击 CFD model — General — Full model，再次划分网格。
检测网格
- 点击 CFD model — Inspection — Mesh quality，打开 Quality inspection 对话框。
- 确认 Inspect 选择 All parts，Display 选择 Cells。
- 没有再出现警告。
一旦生成了体积网格，软件随即保存了该网格的快照。也就意味着，如果更改 Model configuration 对话框中 Additional quality improvement 参数且保持其他设置相同，则使用之前快照生成网格的速度将远远高于生成一个新的网格。这样可以快速尝试不同的质量改进参数，确保获得最佳质量的网格。
3. NURBS 表面模型质量检测
3.1 生成 NURBS 表面
- 点击 File — Open project，打开 Pre-segmented_LumbarSpine_Inspection.sip 项目文件。
- 在Dataset browser 确认选中 Model 1 (NURBS)。
- 在本项目文件中已完成所有设置，点击 NURBS model — General — Full model 生成 NURBS 网格。
3.2 检测 NURBS 网格质量
1. 点击 NURBS model — Inspection — Mesh quality，打开 Quality inspection 对话框。此时网格将变为透明，仅显示黑色的表面贴片。
2. 在 Quality inspection 对话框：
- 在 Inspect 的下拉菜单选择 All parts；
- 在 Display 的下拉菜单选择 Patches。
- Errors 按钮显示网格中没有错误。
- 点击 Warnings 按钮查看因 high surface aspect ratio 出现的 6 条警告。
3. 点击每条警告，3D 视图将调整至对应 NURBS 贴片的位置。
NURBS 表面的质量指标与检查表面网格时的质量指标相似。错误或警告可以通过不勾选相关指标而被忽略。给定警告的阈值可能会根据网格质量检查需要的严格程度而增加或减少。
3.3 改进 NURBS 网格质量
改进 NURBS 贴片拟合最好的方法就是提升初始三角化模型的平滑度，可以通过修改分割（如局部平滑）或增大 Model configuration 对话框的平滑参数实现。
修改平滑设置
- 点击 NURBS model — Model setup — Setup model，打开 Model configuration 对话框。
- 在 General 选项卡，将 Smart mask smoothing 的迭代数由 20 增大到 45。
- 点击 Close 关闭 Model configuration 对话框。
- 点击 NURBS model — General — Full model，再次划分网格。
检测重新划分的网格模型
1. 点击 NURBS model — Inspection — Mesh quality，打开 Quality inspection 对话框。
2. 在 Quality inspection 对话框：
- 在 Inspect 的下拉菜单选择 All parts；
- 在 Display 的下拉菜单选择 Patches。
- 显示没有警告，表明提高初始三角化模型的平滑度可以减少贴片失真。
4. 参考
- Simpleware 软件内置教程 Tutorials — Meshing — Model inspection: for surface, FE/CFD and NURBS models