牟小云[1]2008年在《基于RE/RP集成的复杂外型产品快速成型技术研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天、汽车、工艺品、模具等行业的飞速发展,具自由曲面的复杂零件越来越多,逆向工程是获得该类产品CAD模型的重要途径,而快速成型技术又为该类产品的快速原形提供了有力的手段,因此基于逆向工程技术的RE/RP制造系统就成为当前研究领域的热点问题,对加速产品设计过程具有重要的意义。本文主要针对逆向工程中,具有复杂曲面形体的CAD建模工作效率低等问题,结合实物反求过程,对RE过程中的曲面重构技术进行研究。针对反求物体表面不同特征及其测量点云,采用了基于曲面特征的曲面建模方法和基于截面线特征的曲面建模方法,并结合复杂曲面部件的CAD模型重建过程,进行了具体的应用分析,完成了产品的数据测量、数据预处理、曲面建模及CAD/CAM加工仿真等工作。在对RE/RP接口文件研究的基础之上,针对传统的STL文件切片算法效率较低,数据庞大,求交时遍历所有叁角面片,在切片处理过程中耗时多等难题,提出了一种基于坐标分层的STL模型切片算法,并以Vc++和openGL为开发工具,开发了STL切片软件,生成快速成型机可接受的片层木*.cli文件,该算法较好的改善了STL数据结构,减少切片消耗时间,提高了切片效率,成功地实现了STL模型的快速切片。针对快速原形的问题,研究了RPM制造工艺、RE/RP集成制造系统的环境组成、快速成型系统数据传送等问题,通过Surface软件对点云处理、曲线编辑及UG软件的实体生成处理,成功地生成了原形机可接受的STL文件,实现了实际复杂产品的快速原形,验证了所提方法的有效性。
朱根松[2]2009年在《基于特征建模的反求工程系统关键技术研究》文中指出反求工程是进行产品设计、开发和创新的先进制造技术,其中产品外形表面的数字化和几何模型重建是反求工程的两项关键技术,而对反求得到的数字模型进行再创新是反求工程的核心。由于基于叁角形和四边形网格的曲面重构方法易丢失产品设计意图,从而造成产品再创新的困难。而几何建模应服务于产品的再创新与制造,特征技术是实现信息共享与系统集成的有效手段,本文以基于截面特征的反求策略为基础,对反求工程中特征建模的关键技术进行了研究,主要的研究结果如下。(1)探讨了反求工程中特征的定义、数据结构及反求工程系统的模型。本文从实现基于特征建模的反求工程系统的需要和结合反求工程的实际特点,定义了反求工程中的各种特征。并在分析了当前各种CAD模型系统后,提出了易于扩展和维护的基于组件技术的面向对象的CAD系统来实现基于特征建模的反求工程CAD系统,并定义了符合组件技术和面向对象技术的要求的数据结构和特征类。(2)探讨了点云模型的数据结构与预处理技术。随着测量技术的发展,实物数字化后数据点规模越来越庞大。如何高效地实现点云数据的拓扑重建,加快数据的检索是目前反求工程研究的难点。本文以点云数据的外包围盒和空间网格划分技术为基础,实现了自适应K近邻拓扑结构重建。利用自适应K近邻拓扑结构重建得到的点云易于检索点及相邻点的特点,用基于弦高误差控制自适应删减技术直接对点云数据删减,在保持点云形状特征的前提下,大大减小的点云数据规模,取得约90%的压缩率。(3)重点讨论了任意方向切片技术的快速实现及平面无序点集有序化方法。切片算法是实现截面特征反求策略的前提,本文利用切片平面与点云数据外包围盒的交线快速定位相交子立方格,从而快速求得与切片平面相交的数据点集。对于由切片得到的无序点集,分别探讨了用改进的Dijkstra最短路径逼近算法和蚁群算法来实现平面无序点集有序化。由于首次将蚁群算法引入反求工程曲线重建过程中,因此重点研究了蚁群算法在平面无序点集有序化过程中各种参数的设置和实现过程,经实验验证,取得了很好的效果。(4)着重讨论了平面特征的识别和曲线匹配方法。平面特征识别和曲线匹配是图像图形学中的难点。本文用角度差分法和最小二乘曲线拟合法相结合的方法实现平面特征的识别,即首先用角度差分法初步识别角点,然后用最小二乘曲线拟合法识别出角点中的特征点,最后再识别出直线、圆弧和自由曲线。由于传统基于曲线各种属性的曲线匹配算法不能很好地实现曲线匹配和对比,本文提出用Fourier-Mellin变换的图像配准技术来实现曲线匹配和对比,不仅能实现一般曲线的匹配,而且能对经过平移、旋转和缩放的曲线实现匹配,经实验验证,效果很好。(5)着重讨论了简单叁维特征的识别。本文采用增量最小二乘法自动分区并识别平面和球面。而对于拉伸体、回转体及扫描体等较为复杂平面,首先用高斯球曲率映射法得到曲面的拉伸(扫描)方向或旋转轴,然后用切片技术和Fourier-Mellin曲线匹配技术,实现了拉伸体、回转体及扫描体等造型特征的识别。(6)结合实际应用,利用快速成型实验验证了基于本文算法开发的反求工程原型软件TrSurf1.0的有效性和实用性。本文结合正向工程的特征技术和反求工程几何建模特点,提出了基于截面特征的反求工程特征建模系统模型并开发了系统原型软件TrSruf1.0。用TrSruf1.0得到的反求模型具有高层次的信息,为后续的再创新与制造提供了更强大的支持,符合现代产品设计的发展趋势。
王玉涛[3]2014年在《陶瓷坯体数控雕刻加工技术研究》文中研究指明陶瓷雕刻是中国传统的陶瓷艺术种类之一。但是传统手工雕刻浮雕图案单一、过分依赖个人技术以及工作环境恶劣，传统的手工雕刻加工工艺远远不能满足市场的需求。近年来随着CAD/CAM/CNC（计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机数控技术）的迅速发展，若在陶瓷雕刻中引进先进的数控雕刻技术，将大大提高生产效率，缩短产品的开发与生产周期并在一定程度上提高了产品的加工精度与加工速度，降低生产成本，可实现陶瓷雕刻生产的自动化、规模化、系统化。本文从实际生产出发，深入研究适合陶瓷坯体数控雕刻加工技术，主要研究内容概括如下：针对脆性的陶瓷坯体材料，分析了其去除材料机理，以及裂纹路径模型；并通过正交试验，分析了切削参数对切削力的影响及通过观察表面破损率研究了切削加工参数对已加工表面质量的影响。基于数控加工原理，采用PC机+上机位软件控制方式，研制了一台适合陶瓷回转工件的卧式叁轴雕刻机。并把光栅式叁维扫描技术引入到坯体建模上面，建立了一套建模工艺，提高了生产效率，解决了坯体建模难的问题。通过研究线性截面函数与圆形截面函数建模以及六种曲面融合方法进行几何建模，以及基于灰度信息和几何信息的位图建模方法，提出了几何浮雕建模技术和位图浮雕建模技术，实现了复杂细节的艺术类浮雕建模。最后在软件平台上进行浮雕数控加工仿真，根据仿真结果合理选择雕刻刀具、加工参数以及机床参数，最终得到合理的刀具路径文件，实现陶瓷坯体的数控雕刻加工。
何朝明[4]2007年在《离散点云处理的关键技术研究》文中提出反求工程之叁维重构过程中的曲面造型技术，由于所依据的数据已经隐含了源误差(实物的制造、测量、磨损等误差)，反求工程需要研究如何从散乱点云中提取隐含几何信息、拓扑信息，并建立约束。问题是如何将现存实物原形与拟合参数结合起来，寻找出其原始设计参数，并阐述其存在的合理性，促进设计水平的提高。在本文中，作者主要研究了散乱点云几何处理中的一个重要问题，即，如何从散乱点集中重建网格模型和点元模型的几何特性，并研究散乱点云隐含特征识别和约束方程建立，实现反求CAD建模设计。本文主要的工作内容有：1．提出基于数据分块和控制点对应技术对产品CAD模型与磨损模型进行初次匹配，然后运用散乱数据点云距离、曲面数据分块、法矢过滤的二次匹配进行准确定位，从而实现基于最短距离的磨损区域识别。在深入分析影响多视匹配误差链的性能、制造和加工等因素的约束情况下，建立多视匹配误差链并进行灵敏度分析，从而确定测量规划，并探讨了基于多视匹配误差链的加权平均误差分配算法。2．探讨了非流形拓扑网格模型的几何特性计算，推导了基本单元惯性矩和惯性积的建立，提出基于四面体单元计算叁维复杂物体几何特性。对点元模型复杂实体造型从模型的建立原理到几何特性计算进行研究，提出基于CSG表示和布尔造型技术实现复杂实体造型，同时探讨了布尔造型边界求交计算的精确方法，解决不具有任何拓扑关系的点实体模型的几何特性计算。3．探讨了利用数据分块和特征线提取技术，将原始的无序数据点云转化为具有层列结构的有序组织形式，同时保持特征信息并减少数据冗余。提出应用切片技术实现对孔洞周围特征进行识别，并建立局部曲面片，采用线上取点策略进行孔洞位置的修补。在阐述和完善变动几何约束的定义和分类，变动几何约束网络的生成及其运动学模型的基础上，将现存实物原形与散乱点云拟合参数结合起来，利用基本特征、拟合特征、派生特征建立拓扑约束关系，寻找原始设计参数，建立原始设计参数还原约束求解方程。综上所述，本文对散乱点云离散几何信息处理的各个关键环节提出了新的设想和新的算法，为反求工程提供了新的方法和技术，其在计算辅助设计和图形学的工程实际中具有广阔的应用前景。
郭天太[5]2005年在《基于VR的虚拟测试技术及其应用基础研究》文中研究表明本文的研究内容紧紧围绕基于VR的虚拟测试技术这一概念，重点在于从宏观角度对基于VR的虚拟测试技术进行系统的研究，以求建立其基本概念及理论模型、实现方法等，具体内容可大致分为叁个部分：理论基础、实现技术、应用实例。主要研究内容如下： 第一章是绪论部分。首先介绍了虚拟现实技术的概念、特点、历史与现状、以及虚拟现实技术在机械制造领域的应用。然后介绍了基于VR的虚拟测试技术的项目背景、研究现状、研究意义与研究内容，讨论了本文的创新之处。最后给出了论文的主要工作以及论文的组织结构。 第二章的主要内容是基于VR的虚拟测试技术的概念及模型，具体内容包括：基于VR的虚拟测试技术在VM的全生命周期中的作用；基于VR的虚拟测试技术的概念、理论模型、基本思想、工作原理、理论框架等；基于VR的虚拟测试系统的体系结构、分类、主要功能、实施步骤、功能及局限性等；基于VR的虚拟测试技术的哲学意义；对几种含义迥异的虚拟测试技术名称的概念辨析。最后对于基于VR的虚拟测试技术的应用前景进行了展望。 第叁章研究基于VR的虚拟测试技术的理论基础，内容主要包括相似性原理及其在基于VR的虚拟测试技术中的应用；面向对象思想及其在虚拟测试技术中的应用；VR技术的工作原理；虚拟测试系统的仿真原理；以及虚拟测试系统中的测试技术。本章说明了基于VR的虚拟测试技术的方法论基础和多学科理论来源和基础。 第四章的研究内容是基于VR的虚拟测试技术的关键实现技术，主要内容包括：虚拟测试系统中的叁维建模技术、虚拟仪器技术、可视化技术、数据管理技术、人工智能技术、系统集成技术等内容，最后在前述内容的基础上，建立了基于VR的虚拟测试技术的集成化模型。 第五章是一个基于单机的虚拟测试系统示例：建立在沉浸式VR系统基础上的车辆操纵稳定性虚拟试验系统。内容包括系统配置、车辆操纵稳定性分析技术介绍、WTK的工作原理、车辆操纵稳定性虚拟试验系统中的叁维建模技术和VI技术、以及基于虚拟测试技术的车辆操纵稳定性虚拟试验技术，最后给出了车辆操纵稳定性虚拟试验系统的部分结果。 第六章介绍了一个基于网络的虚拟测试系统示例：在桌面型VR系统上实现的基于Web的虚拟无损检测系统。内容包括系统配置、VRML语言及其在基于VR的虚拟测试系统中的应用、无损检测技术概论、基于Web的虚拟无损检测系统的体系结构、基于Web的虚拟无损检测系统的实现，最后给出了基于Web的虚拟无损检测系统的部分仿真实例。 第七章是总结与展望，包括对全文研究内容的总结，和对今后工作的展望。 由于基于VR的虚拟测试技术是一个相对较新的概念，所涉及的理论和技术相当繁多，应用范围也相当广阔，加上受本人的水平及客观条件的限制，本文的研究内容只是初步的研究和探讨，难免存在不少缺陷和不足，这既有待于以后的完善和发展，也敬请各位专家和同行批评指正。
范伟[6]2007年在《反求工程中基于宏命令的数据转换技术研究》文中研究指明作为现代设计方法学之一，反求工程已经成为产品创新设计和快速开发的重要技术手段。本文在基于特征的反求工程参数化建模策略下，研究和实现了基于UG宏命令的数据转换技术，建立反求工程建模系统RE-SOFT7.0与通用CAD系统NX3.0的数据转换通道。按照反求工程特征的定义和分类，本着忠实于产品设计意图的原则，RE-SOFT7.0系统对曲面重构实现了两条基本求解策略，分别称之为基于截面特征的建模策略和基于曲面特征的建模策略，形成了比较完整的反求工程CAD建模理论和方法。另一方面CAD造型技术经历了线框造型(Wireframe Modeling)、曲面造型(Surface Modeling)、实体造型(Solid Modeling)后，发展到今天的特征造型(Feature Modeling)、参数化技术(Parametric Technology)和变量化技术(Variation Technology)。综合运用反求工程CAD技术和通用CAD技术，可以实现产品叁维CAD模型的快速重建，进而将其应用到产品全生命周期管理(PLM)解决方案中的相应环节，提高企业的运作效率。因此，寻求反求工程建模系统与通用CAD系统间便捷有效的数据转换方法是必要的。宏文件作为记录CAD系统操作过程的命令文件，可以将产品在一个CAD系统的设计过程转换成其在另一个CAD系统的设计过程，不存在任何的数据丢失问题。基于特征的反求工程建模策略以提取产品的设计意图为最终目的，在RE-SOFT7.0系统的表现形式为曲线或曲面的关键特征参数及其约束关系。因而可以方便的将反求建模系统所提取的特征参数及约束关系快速转化为对应的操作宏命令，实现RE-SOFT7.0与通用CAD系统之间的数据转换。由于没有模型几何表达方面的限制，基于宏命令的数据转换方法可以大大降低数据接口的开发难度。文中利用UG宏命令，分别将RE-SOFT7.0系统中基于截面特征重构所得二维草图模型转换为NX3.0系统草图和基于曲面特征重构所得曲面模型转换为NX3.0系统的曲面或实体模型。结合叶片建模实例，验证本文算法在数据转换中的有效性和稳定性。在总结全文工作的基础上，对未来的研究工作进行展望。
朱险锋[7]2005年在《逆向工程中基于特征的人体曲面模型重建》文中进行了进一步梳理传统的逆向工程技术是单纯的面向几何的建模方式。该方式对设计者要求高,工作强度大,没有准确还原几何特征和特征间的约束关系,难以编辑、修改、创新设计,缺乏对制造、分析有用的语义信息。特征技术是在CAD模型基础上集成其它信息的有效途径。因此,在逆向工程中引入特征技术具有重要意义,基于特征和约束的逆向工程模型重建也是逆向工程研究领域的热点。 本文旨在以建立男性上体模型为目标来研究逆向工程中基于特征和约束的模型重建方法。论文在总结了逆向工程技术所包含的内容、研究现状、应用概况和特征建模技术的基础上,提出一种逆向工程特征建模的思路。为了能建立基于特征的人体自由形状曲面特征模型,首先研究了自由形状特征的分类、参数化、特征识别的方法,给出了一种由词汇和语法组成的语义特征语言,并确定了本文的建模方法,经过对人体曲面特征分析,建立了包含参数、顶点词汇、边词汇、语法的人体语义特征模型,为重建人体曲面特征模型奠定了重要的基础。其次,研究了如何将测量得到的人体点云数据与人体曲面特征模型对齐,进行误差分析,位置调整等关键技术,成功的将质心、惯性轴、对称面的计算方法引入到对齐过程中。然后,研究了对齐后的模型,如何将点云投影到曲面,识别出曲面特征,并对点云进行参数化和采用基于约束及能量优化法算法进行曲面重构,快速的建立不同人体的光滑G~1连续的B样条参数曲面模型。最后,针对人体模型重建的算法,开发了建立人体模型的原型系统RE-FBMS。 重建的人体模型可以为叁维服装设计提供依据。也可用于人机工程、计算机仿真、动画等方面。
李东泽[8]2003年在《反求工程曲面重构技术研究》文中研究说明目前，激烈的市场竞争使产品更新换代频繁，要求企业做出快速反应。工业产品中自由曲线曲面设计由于叁视图表达不清而难以进行CAD建模。利用反求工程技术，可以有效缩短产品开发时间，提高市场竞争力，解决CAD建模中的难题。本文在全面分析国内外反求工程领域研究现状的基础上，把反求工程CAD建模中叁维表面重构作为研究重点，并对叁维重构中交互建模进行了深入研究。 本文提出网格法进行叁维散乱点曲面重构，并对网格法中的网格规划问题提出统筹规划的方法。网格线的构建采用低次、少控制点的方法，使生成的曲面简洁光顺。网格骨架线间以及骨架线与曲面间至少要施加一阶连续性约束，实现曲面间光滑过渡。对散乱点曲面拟合分为两种基本类型：由点直接生成面以及由点—线—面的方式生成面，并对各类型曲面拟合的特点及适用场合进行了归纳总结。 对曲面重构中的曲面拼接，提出实现光顺拼接的关键因素是曲面边界的选择及曲面变化趋势，并给出如何确定边界和怎样判断曲面变化趋势的检测手段。对曲面拟合及拼接的数学方法进行了初步探讨，尝试如何对曲线、曲面的控制点、节点向量以及次数进行优化。 对工程中的渐消面、叁边域曲面以及Y型曲面等特殊形状的曲面重构给出了解决方案，对蒙皮法中出现的曲面畸变现象进行了具体分析，并通过边界规范化、数据延拓以及曲面裁剪几个步骤使曲面畸变得到控制。 最后，本文将所述叁维重构方法应用于“佳宝”汽车外形改型设计，经过再设计实现创新，取得工程应用的较好效果。
徐进[9]2009年在《反求工程CAD混合建模中若干问题的研究》文中研究指明作为先进制造技术的一个重要组成部分,反求工程已经成为消化、吸收先进技术,实现产品创新设计和快速开发的重要技术手段。随着计算机技术和几何造型技术的快速发展,反求工程已不再满足于对产品的简单复制,更重要的是反求产品的设计意图,建立包含特征曲面和自由曲面在内的参数化CAD模型。本文深入研究了反求工程CAD混合建模中存在的若干问题。反求工程CAD混合建模方法以基于特征的反求建模方法为基础,同时结合基于自由形状的反求建模方法,在模型重建过程中对特征曲面和自由曲面采用不同的表达方式,并且在曲面重建的过程中采用基于截面线特征和基于面特征相结合。本文介绍了反求工程CAD混合建模基础理论和技术,并将研究重点放在了自由曲线曲面的重构上。针对稠密的点云切片数据,提出了一种受先验误差控制且插值截面数据特征点的B-样条曲线拟合方法。截面数据中绝大多数的特征点能够在曲线拟合之前被自动识别出,在曲线拟合过程中不断增加新的插值点,直到拟合误差小于给定的容差为止。对反求工程CAD混合建模中出现的N边域孔洞填充问题进行了深入的研究,分别采用多张非裁剪B-样条曲面和单张裁剪B-样条曲面实现了带点云约束的N边域孔洞填充。在曲面拟合过程中均采用离散方法近似处理曲面边界约束条件,使得填充后的模型整体上达到近似G~1连续。两种方法各有优势,在实际应用中需根据实际情况选择合适的方法来进行N边域孔洞的填充。针对点云数据可能存在缺失的情况,提出了一种点云缺失条件下模型边界曲面的直接拟合算法。针对两类典型的边界问题,选择不同的基面构造方法,运用改进的病态指标计算准则确定基面的病态控制顶点,并在曲面拟合过程中通过对病态控制顶点进行抑制和加入离散边界约束条件,使得拟合得到的边界曲面在逼近点云的同时保持了良好的曲面品质,且与周围曲面之间达到光滑拼接。最后在总结全文工作的基础上,对未来的研究工作进行了展望。
冯玮[10]2003年在《反求工程中几何建模技术的研究》文中研究指明反求工程是制造业中消化吸收先进技术、缩短产品再设计与制造的重要支撑技术，是先进制造技术的核心技术之一。“点云”数据的预处理和曲面重建技术是反求工程的关键技术，是产品CAD模型建立的前提。 本文介绍了反求工程的应用领域，讨论了坐标点的测量技术及各种测量方法的特点与适用范围，阐述了反求工程中曲面重建技术，分析了曲面重建中存在的主要问题，提出了离散“点云”的预处理算法及利用CAD造型软件进行曲面造型的方法，并开发了“点云”数据优化处理程序。 本文的主要研究工作与结论如下： 1．离散“点云”排序方法的研究，通过排序建立了离散点之间的拓扑关系。 2．简化“点云”数据算法的研究，提出了按指定数据集点的个数、按数据集点的密度阈值和按B样条曲线插值型值点处曲率变化是否均匀简化“点云”数据的叁种算法。 3．利用Visual C++编程开发了“点云”数据优化处理程序，为精确建模和提高建模效率提供了理想信息。 4．利用UG二次开发工具——UG/Open API，实现了数据优化处理模块与UG造型软件的集成。 5．利用UG造型软件对优化处理的数据进行曲面重建，进而建立实体模型，并以STL文件格式输出，为快速原型制造提供了输入数据。 6．以汽车发动机增压器的叶轮为例，进行了反求应用研究，收到了较好的应用效果。
参考文献：
[1]. 基于RE/RP集成的复杂外型产品快速成型技术研究[D]. 牟小云. 西安理工大学. 2008
[2]. 基于特征建模的反求工程系统关键技术研究[D]. 朱根松. 南昌大学. 2009
[3]. 陶瓷坯体数控雕刻加工技术研究[D]. 王玉涛. 景德镇陶瓷学院. 2014
[4]. 离散点云处理的关键技术研究[D]. 何朝明. 西南交通大学. 2007
[5]. 基于VR的虚拟测试技术及其应用基础研究[D]. 郭天太. 浙江大学. 2005
[6]. 反求工程中基于宏命令的数据转换技术研究[D]. 范伟. 浙江大学. 2007
[7]. 逆向工程中基于特征的人体曲面模型重建[D]. 朱险锋. 江苏大学. 2005
[8]. 反求工程曲面重构技术研究[D]. 李东泽. 大连理工大学. 2003
[9]. 反求工程CAD混合建模中若干问题的研究[D]. 徐进. 浙江大学. 2009
[10]. 反求工程中几何建模技术的研究[D]. 冯玮. 武汉理工大学. 2003
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