刘艳[1]2000年在《基于结构光测量技术的自由曲面反求工程关键技术的研究》文中提出本文密切结合先进制造技术的需要，综合利用结构光非接触测量技术、CAD技术，重点研究反求工程中的几个关键问题。包括曲面重构、曲面误差评价及曲面CAD模型的显示和标准格式文件输出。在此基础上，开发了基于结构光测量技术的自由曲面反求工程软件。该课题的研究对于已有产品的几何建模及进一步的工程图自动生成、CAD/CAM一体化等工作具有很大意义。本文为快速成型技术的深入研究奠定了基础。 本文主要进行了以下几个方面的研究： 采用三次有理均匀B样条曲线完成了对自由曲面体的重构。三次有理均匀B样条曲线属于NURBS曲线。在STEP标准即产品数据交换的国际标准中，NURBS是自由型曲线曲面唯一的表示方法。因此，采用三次有理均匀B样条曲线来重构自由曲面体，有利于曲面模型的标准化。 利用DXF文件格式完成了曲面标准格式输出。 最后进行了实验研究，验证了本软件的正确性。
马军[2]2008年在《基于PRO-E的逆向工程关键技术研究》文中研究指明随着市场竞争的日益激烈,如何减少产品的研发时间、减少研究经费已成为现代企业研究的一个热点。在工业领域中,逆向工程受到越来越多的重视,并且得到了广泛应用。逆向工程是一个从已有实物模型中获得该产品CAD模型的过程,适合于几何形状复杂、具有多个自由曲面的产品造型设计。逆向工程包括以下主要环节:数字化测量、数据预处理、模型重构。其中数字模型重构是逆向工程中最重要的研究课题之一。目前NURBS理论发展较为成熟,并且已成为CAD/CAM系统的通用标准。本文以实物的数字化模型重构为主要研究内容,研究和阐述了基于光学和接触式测量数据的数字化建模理论和方法。阐述了逆向工程数据处理的方法及其原理,主要内容有:多视点云的对齐、点云的滤波和精简,点云数据的分块以及点云数据的修补。研究了曲线曲面的基本理论,对曲面重构的基本理论和方法进行了论述,在NURBS理论的基础上分析了型值点和控制点对曲线曲面的不同作用,介绍了曲线曲面的数学模型,对现有的曲线曲面插值和拟合算法进行了研究、分析、归纳和总结;重点研究了NURBS曲线曲面的性质和特点,阐述了控制顶点和权因子在形状控制中的重要作用。介绍了软件PRO-E的主要功能及其主要模块,并以PRO-ENGINEER WILDFIRE 2.0为平台,对基于PRO-E的逆向工程技术进行了深入的研究;提出了利用Geomagic-studio和PRO-E协同进行曲面重构的方法,这是进行曲面重构的一条捷径。对用Geomagic-studio处理后的实物数据点云进行曲面重构研究,并对重新构造出的曲面的质量进行分析和评价。
周纯江[3]2004年在《基于反求工程的自由曲面数控加工的研究与应用》文中研究说明随着工业的快速发展，具有自由曲面的复杂外形零件越来越多，精度要求也越来越高。数控加工技术已成为这类产品加工的主要方法。这些产品加工时往往没有现成的图纸或CAD模型。近年来发展起来的反求技术已成为这些产品获得CAD模型的重要手段。因此，基于反求工程的自由曲面数控加工技术在航空、汽车、模具、艺术品等领域得到了广泛应用。 本文对反求工程中自由曲面零件的三维数据采集方式、测量数据预处理、曲面重建以及数控加工刀具轨迹生成进行了理论的研究和实践应用。 本文分析了反求技术中三维数据的采集方式、测量过程中测量区域的规划和测点的分布，对测量数据的去噪、压缩、插补、光顺及测头半径补偿和数据重定位整合等处理提出了较好的的方法。对基于三角Bezier曲面和B样条或NURBS曲面的曲面重构进行了论述，介绍了B样条和NURBS曲线曲面特点并对用插值法生成曲线曲面进行了研究。 本文对自由曲面进行了微分几何上的分类，对平头铣刀在自由曲面数控加工的特点进行了较为详细的论述。着重探讨了刀具轨迹生成策略和截面法、等参数法、等残留高度法等刀具轨迹生成方法。从提高自由曲面数控加工精度入手，对多轴数控加工的误差进行了分析，并提出了较为合理的走刀步长的估算方法。最后以头像自由曲面的反求和数控加工对前述的研究进行实践应用。 综上所述，对自由曲面零件进行反求，利用CAD/CAM系统生成数控加工程序是具有复杂的自由曲面零件生产的先进技术，可以极大的提高生产的灵活性和精确性。本论文的研究工作丰富了自由曲面的反求和数控加工理论和方法，将在一定程度上促进该项技术的推广和应用。
谢小正[4]2008年在《基于概率地图的CMM曲面测量路径研究》文中研究说明现代制造业的产品具有信息模型和实物两种不同范畴的表现形式,而产品生产中最具创新和价值的部分被包含在产品信息模型中,对于在现代工业中得到广泛应用的自由曲面零件尤为如此。而从实物原型中提取能反映原型的三维特征量信息,直接影响实物原型逼真度,也影响逆向工程后续数据处理和最终建模的效果。所以,对自由曲面零件进行三维几何形状的高效测量对数学建模和数控加工及产品表面质量评定具有重要的现实意义。本文在综述国内外文献的基础上,结合对我院相关先进制造设备的使用并达到进一步研究和开发的目的,选择在三坐标测量机上对自由曲面的测量路径规划这一在逆向工程复杂曲面测量中的难点问题进行了一定的探讨。文中讨论了基于坐标测量机的曲面测量的基本思想,并对其关键技术即测量路径规划问题进行了具体研究。在准确描述测量路径规划问题的基础上,对已有的解决该问题的方法从硬件即测量设备和软件即路径规划算法两个角度分别进行综合分析,一定程度上指出了各方法存在的不足。课题创新之处在于将应用于运动规划领域躲避障碍物的有效空间路径规划的概率地图方法辩证的应用于三坐标测量机测量路径的规划。结合概率地图方法的框架,将测量过程分解为预处理和实时在线两个过程,首先在预处理阶段,将测量环境中测头和被测量物体的粗略外形映射到位姿空间中概率地图的节点和边及被测物区域。然后在线处理阶段,对于未知CAD模型的自由曲面零件的测量路径依照概率地图搜索出一条合理的测量路径,从而实现路径规划和预测,进一步可解决测头对被测曲面的沿一定路径跟随问题,使测头路径能够密切跟随曲面形状的变化,使得测量实现起来可行、安全、高效。该法也有效地避免了传统方法所必需的在线阶段的碰撞检测处理,并且减少了搜索空间。在论文最后,对测量软件从结构层次角度进行了初步分析。
皮永华[5]2008年在《反求工程中基于CMM测量的若干关键技术的研究》文中认为反求工程是一项具有重要实际意义的产品开发技术,对于提高企业的产品研发能力,缩短新产品的开发周期,增强竞争能力发挥了巨大作用。它所具有的许多优点在某种程度上已经成为反映一个国家或企业设计与制造水平的标志。特别是对于技术相对薄弱的企业要想在市场竞争中占据优势,适当的采用反求技术是一种有效的技术保障。在全面归纳、总结国内外对反求工程的研究现状及存在的问题的基础上,对逆向工程中基于CMM测量数据的若干关键技术进行了深入的研究和探讨。介绍了CMM的主机结构、软件组成;CMM测量精度影响因素及其误差消除措施;同时本文研究了CMM测量的半径补偿技术,对各种方法进行精度计算;又研究了由CMM测量得到的CMM扫描线数据的数据处理技术、及曲面重构技术,为产品技术吸收、消化及创新开发提供了更加完善的手段和方法。
牟小云[6]2008年在《基于RE/RP集成的复杂外型产品快速成型技术研究》文中指出随着航空航天、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,求交时遍历所有三角面片,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。
刘品德[7]2005年在《基于Pro/E的反求工程技术的研究》文中进行了进一步梳理在反求工程及快速原型的过程中,要考虑的因素很多。包括反求工程中的数据测量、数据处理、曲面重构以及快速原型的原理、分类、特点、应用等,以及RE与RPM的集成。 本文分析比较了反求工程中常见的几种测量方法,对一种由实物样件经三维数码照像数字化后得到的数据点云,直接生成RPM数模方法的数据采集方式及其原理进行了研究,提出了提高测量精度的一些措施。此外还研究了反求技术中的三维实体几何形状数据的快速获取、大型密集离散数据处理及其基于Pro/E软件的三维实体模型重构等关键技术,为快速原型技术的前端数据处理和二次创新设计提供手段和方法。在对基于Pro/E的反求工程技术进行了比较系统的研究基础上,通过对典型产品的反求设计,探索了产品反求设计的整个过程,分析了反求设计的重点和难点,提出了利用反求工程和快速原型技术的结合进行产品创新设计的方法和步骤。 基于Pro/E的反求工程关键技术的研究,本文所做的工作有下列几个方面: 1.基于Pro/E反求工程的研究,认为光学测量技术为主的数据采集方式及其原理,在提高测量精度方面有其独特的优势; 2.建立了离散数据点云的拓扑关系,能够对离散数据点云进行简化、归类、筛选; 3.利用Visual C++和Pro/toolkit编程,开发了嵌入Pro/E的点云数据优化程序,为精确建模和提高建模效率提供了方法; 4.基于Pro/E,对点云数据进行曲面重构,在重构曲面的基础上实现三维建模; 5.建立不同数据格式之间的转换程序,可将不同测量设备的数据格式自动转换为Pro/E可接受的格式。
李永青[8]2002年在《基于散乱点的B样条曲面重构理论和技术研究》文中研究指明本文结合反求工程CAD建模自身的特点和用户的实际需要，主要对B样条曲面造型三个方面的工作做了较为细致和深入的研究和探讨：B样条曲面光顺、B样条曲面局部设计和基于复杂边界约束的B样条曲面逼近。 曲面光顾是反求工程CAD建模中的一项重要且必不可少的工作。由于各种各种测量因素和造型手段的局限性，基于测量数据重构出来的B样条曲面模型的表面品质有时并不能满足用户的要求，因此经常需要通过光顺来改善重构曲面的品质。本文系统地研究、分析和比较三种不同光顺方法的优缺点和各自的适用范围，并且都在自主版权的反求工程CAD软件RE-SOFT中得到了实现。其中基于能量原理的光顺方法能够方便地控制目标曲面的精度和边界条件，从而能够实现曲面模型的全局连续性，但是能量法的运算速度还有待提高；刚度调整法实现简单，但是生成的曲面的可编辑性较差；小波分解方法计算速度很快，能够有效地实现数据压缩，但是其逼近误差和边界条件却难于控制。总之，这三种光顺方法的选择性配合使用，一般是能够满足用户对重构曲面表面品质的要求的。 B样条曲面的局部设计是完全根据反求工程CAD建模的实际需求而提出的一种局部区域曲面设计方案。基于散乱点重构出来的B样条曲面模型在经过一系列的后序编辑工作之后，相邻曲面在公共的边界处或角点区域处的连续性往往会被破坏。为了重新恢复分片曲面模型的全局连续性，在此提出了一种基于复杂裁剪边界约束的局部B样条曲面设计方案。在两张相邻的曲面之间，先在其公共边界处裁剪出一个带状区域，然后再采用曲面搭接的方式实现曲面之间的光滑过渡；而在邻接曲面的公共角点处，先在该角点附近区域裁剪出一个矩形拓扑域，然后运用插值或逼近的方法，设计出一张既满足于该区域的边界条件同时又插值或逼近内部采样点的B样条曲面。大量的实际例子和操作表明，这种基于复杂裁剪边界约束的局部B样条曲面设计方案既能保证曲面模型的表面品质，同时又能保持曲面模型的全局连续性。 基于复杂边界约束和内部散乱逼近的B样条曲面重构理论和技术的研究是本文的一个重点和创新之处。在散乱点数据经过矩形区域特征划分的基础上，提出了一种基于复杂边界约束的B样条曲面重构方案。文章对八种主要的边界约束类型做了深入的分析比较，并着重对最复杂的边界约束情况的数学模型建立、求解及误差分析展开了细致和详尽的讨论。实际的运行例子表明，基于这种方案创建出来的曲面模型不仅能够可调节性地逼近区域内部的散乱数据点，而且同时能够插值于要求的边界约束条件，从而保证整个曲面模型的全局G连续性。 以上所有的研究内容都是从反求工程CAD建模的实际工程背景出发，具有很强的工程应用价值。大量的应用实例表明，本文的研究理论和技术是成功的，结果也是令人满意的。
张伟忠[9]2003年在《基于机器视觉测量技术的求逆系统研究与实现》文中研究表明逆向工程是针对消化、吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，利用逆向工程技术可充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的产品设计立于更高的起点。因此，研究逆向工程关键技术并开发具有自主知识产权的求逆系统具有重要现实意义。 本文将机器视觉测量技术应用于逆向工程，对基于机器视觉测量技术的求逆系统进行了研究，并开发出可用于物体型面反求的求逆系统。 本文研究的主要内容如下： 1．运用旋转式结构光方法设计了一套物体复杂型面的三维数据采集系统。系统的硬件结构为便携式箱体，可实现异地测量；对采集数据的数字图象处理技术中的关键问题做了研究；引入可视化技术的概念，设计了采集数据可视化模块，实现对采集数据的快速检验。 2．实现对数据采集系统中检测装置的准确标定。对虚拟多网格标定和旋转轴线标定进行了深入探讨；提出线性回归的策略，提高了轴线求解的稳定性。标定结果表明，采集数据能够满足再设计加工的要求。 3．初步实现了CAT系统与CAD／CAM系统的集成。对采集数据与CAD／CAM软件的接口进行了研究并实现了采集数据的CAD建模。 4．为实现异地测量，在求逆系统中加入了网络数据传输功能。通过串行通讯、Winsock编程、FTP文件传输等方法有效地实现了CAT系统和CAD／CAM系统间的远程数据传输。 5．运用设计的求逆系统初步实现了对翻领成型器工作曲面的求逆。实验结果表明，设计的求逆系统对复杂型面的反求可取得良好效果。 本文组织如下：第一章介绍了研究逆向工程的现实意义和国内外逆向工程关键技术的研究现状及本文的预期目标、研究路线和主要工作。第二章求逆系统的总体设计，介绍了硬件和软件的组成及功能。第三章CAT系统的设计，包括硬件的实现和数据采集流程以及可视化技术的应用。第四章CAT系统的标定，分为光象平面标定和旋转轴线标定。第五章实现CAT与CAD／CAM的集成，重点研究了点云数据与CAXA、UG、Pro／E的图形文件的格式转换和CAD建模。第六章实现CAT与CAD／CAM的网络数据传输，为异地测量提供基础。第七章介绍求逆系统软件系统的总体设计。第八章介绍了求逆系统应用实例。第九章总结全文的主要内容和创新点以及今后的工作要点。
李广府[10]2013年在《面向再创新设计的涡轮叶片逆向建模关键技术研究》文中进行了进一步梳理透平机械在国民经济中起着极为重要的作用。作为能量转换的核心部件的涡轮设计十分复杂,涡轮叶片是典型的雕塑曲面类型零件,设计过程涉及非常复杂的多学科理论和技术,一般要通过气动试验验证,导致其开发周期长和成本高。因此非常有必要在已有的模型基础上,采用逆向工程技术进行针对性的改型设计、再创新,进而大大缩短新产品的开发周期和降低成本。随着各国工业界和学术界对逆向工程研究的不断深入,对于一般产品的逆向而言,工业应用已经相当成熟。为此,复杂曲面产品高质量、高效率的逆向CAD模型重建受到高度重视。同时,为了满足市场全球化经济时代新产品快速开发的需求,逆向工程其研究热点和难点是以现有产品为原型,还原产品原始设计意图,注重重建CAD模型的再设计能力。因此,本文以某涡轮叶片为研究对象,结合CAD建模理论的发展,在现有的技术基础上,深入研究了面向再创新设计的涡轮叶片逆向CAD建模中若干关键技术。基于Matlab软件采用五次多项式曲线拟合叶片的叶身型线、圆弧拟合前后缘,获取叶型的几何参数;采用直线和圆弧拟合榫头的截面线,提取其特征参数,重构了满足设计要求的涡轮动叶片的CAD模型。这一工作对涡轮叶片的参数化设计具有重要意义,改进了现有逆向工程CAD建模的理论,进一步指导逆向工程CAD三维建模技术的发展,并建立了还原产品设计意图和支持产品创新设计的逆向工程CAD模型。主要研究工作及成果归纳如下:(1)针对新产品快速开发的需求,建立了面向创新设计的涡轮叶片逆向CAD建模系统的体系结构。全面、系统地总结了创新设计方法、重建模型再设计的现有技术手段、面向创新设计的逆向CAD建模的基本目标和基本要求;提出了点云密度的估算方法,并对曲线曲面拟合、截面线点云数据获取和截面线重建等关键技术做了详细阐述;分析了逆向工程中误差产生的原因,并指出还原产品原始设计参数的重要性。(2)在归纳分类现有实物测量技术的基础上,详细分析了 CMM(三坐标测量机)和Handyscan(手持式三维激光扫描仪)的优缺点以及Handyscan的测量技术、系统组成和点云数据采集的一般流程。针对具有复杂外形的叶片类产品,提出了采用激光扫描仪进行点云数据采集的方法,最后实现了涡轮叶片的合理数字化。(3)结合涡轮叶片点云数据的特点,详细讨论了异常点去除、点云数据平滑滤波和点云数据修补的方法;提出采用曲率采样、弦偏差采样和等距采样依次对点云数据进行精简的方法。(4)提出了采用五次多项式拟合叶身型线、圆弧拟合前后缘的方法,还原了涡轮叶片的原始设计意图和原始设计参数;针对榫头这种结构类产品,提出了基于特征和约束提取其截面线几何特征参数的方法。(5)在重点研究涡轮叶片逆向建模过程中,提出基于特征与自由形状的逆向CAD建模、基于截面线的与基于面的曲面重建、曲线曲面的特征形式表达与NURBS形式表达相结合的方法,着重分析点云定位、点云分块、叶身和榫头曲面重构等问题,从而实现从初始的激光扫描点云数据开始到最后的涡轮叶片CAD模型的完整过程。综上所述,本文提出的面向创新设计的逆向工程CAD建模方法,完善了现有的逆向工程CAD建模理论,对逆向工程CAD建模技术的发展有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 基于结构光测量技术的自由曲面反求工程关键技术的研究[D]. 刘艳. 河北工业大学. 2000
[2]. 基于PRO-E的逆向工程关键技术研究[D]. 马军. 武汉理工大学. 2008
[3]. 基于反求工程的自由曲面数控加工的研究与应用[D]. 周纯江. 浙江工业大学. 2004
[4]. 基于概率地图的CMM曲面测量路径研究[D]. 谢小正. 兰州理工大学. 2008
[5]. 反求工程中基于CMM测量的若干关键技术的研究[D]. 皮永华. 吉林大学. 2008
[6]. 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
[7]. 基于Pro/E的反求工程技术的研究[D]. 刘品德. 武汉理工大学. 2005
[8]. 基于散乱点的B样条曲面重构理论和技术研究[D]. 李永青. 浙江大学. 2002
[9]. 基于机器视觉测量技术的求逆系统研究与实现[D]. 张伟忠. 天津科技大学. 2003
[10]. 面向再创新设计的涡轮叶片逆向建模关键技术研究[D]. 李广府. 西华大学. 2013
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