基于CGAL的点云三角面片重构

点云的三角面片重构是曲面重构的基础,通过三角面片重构可得到离散点的邻接关系,这些邻接关系为曲面拟合提供必要的信息.介绍了一个功能强大的计算几何库CGAL,并利用它完成对面模型的点云三角面片重构和体模型的点云三角面片重构.     

基于Imageware和Pro/E的齿轮逆向工程模型重建技术研究

为了拓宽齿轮的反求建模途径,探索了从曲面重构的角度建立齿轮几何模型的方法。以具有较高运动精度和接触精度要求、用于某重型卡车中桥中行星机构的行星轮为对象,结合Imageware和Pro/E两个软件的优势,进行反求建模研究,先在Imageware中依据测得的点云数据重构出一个轮齿的曲面和一些特征曲线,然后在Pro/E中构建齿轮的整张曲面,最终去除材料得到了基于点云数据的直齿轮实体模型。研究结果表明,通过曲面重构来建立齿轮CAD模型是行之有效的方法。     

RE中的基于NURBS过渡曲面造型技术

曲面重构造型技术是整个RE技术的核心。传统的方法是通过对离散的点云进行拟合形成曲面，通过曲面裁减、延伸、拼接得到原始的CAD模型。对曲面的重构技术研究发现，对于具有过渡几何特征的点云，单纯的曲面拟合拼接并不能得到理想的CAD模型。该文针对反求工程中过渡曲面的建模方法，提出了按过渡几何特征分类，以光滑连续为曲面的过渡曲面方法。实践运用表明，运用过渡曲面造型技术得到的CAD模型光顺，更能体现造型设计意图。     

反求工程技术在复杂曲面重构系统中的应用

论述了针对注塑零件复杂曲面的反求设计,提出运用CCD白光光栅非接触工业相机采集点云数据,将点云数据加载到Geometric软件中,利用NURBS曲面重构方法和插值算法,进行点云数据筛选,构造点云特征网格和曲面拟合,得到点云曲面的三维重构.实践证明,基于Geometric系统的NURBS曲面重构方法,在复杂曲面为原型实体重构的反求设计中具有理想的应用价值.     

基于Imageware的曲面重构研究

点云数据处理、曲面质量评价、特征提取与曲面建模是逆向CAD模型重构中的几个关键环节,简要介绍逆向工程的概念、特点、工作流程,以及利用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理的原理和方法,详细地阐述了如何由大量数据点进行曲线、曲面反求的曲面逆向设计方法,完成了头盔曲面的三维几何模型逆向设计,并论证了该方法的可行性,这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高了产品的设计效率。     

基于Imageware和UG的蜗轮逆向工程曲面重构方法研究

对曲面重构的方法进行研究,实现单件蜗轮三维模型的快速重构。采用非接触式三维扫描仪获得点云数据,使用逆向工程软件Imageware对点云数据进行预处理和曲面重构,主要讨论曲线重构曲面和点云直接拟合曲面的两种方法,并对两种方法得到的曲面进行拟合精度和光顺性的对比分析,在UG中完成蜗轮三维模型的基准坐标系对齐和后续实体的建模操作。结果显示,曲线重构曲面的方法更能满足蜗轮齿面的精度和光顺性要求。采用这种方法可以快速实现蜗轮三维模型的精准重构,为蜗轮单件、小批量的快速再制造提供了CAD模型。     

基于逆向工程的人头像建模技术的研究

利用手持式激光扫描仪得到人头像雕塑的点云数据,通过基准点定位原理对点云数据进行拼合,经过多边形网格处理,最终实现NURBS曲面模型的重构。通过对重构模型进行偏差分析和修改,得到符合CAD/CAM要求的数字化模型。该方法能够快速地处理点云,建立复杂曲面的三维模型,满足CAM加工的要求。     

曲面模型重构方法比较及误差分析

三维CAD模型重建是逆向工程中的关键环节,在逆向设计中起到至关重要的作用。在运用Geomagic Studio软件进行点云处理、错误修复和曲面生成的基础上,重点讨论了曲面阶段的精确曲面重构和参数化曲面重构两种不同的曲面重构方法,并对同一种模型进行重构和误差分析。精确曲面重构方法可保证模型数据的完整性与精确性,从而生成高质量的模型;参数化曲面重构方法通过参数转换功能将初始曲面导入Solid Works软件中进行编辑,最后得到参数化模型。实际应用中可结合这两种方法各自特点及优势,高效优质地构建CAD曲面模型。     

离散点的隐式曲面重建算法研究

针对复杂自由曲面三维扫描数据多为离散点的特点,提出了一种隐式曲面重建算法,它能满足从大量离散点云数据中快速准确地建立曲面的需求。通过选择合适的形状函数,该算法可以准确描述尖锐特征比如边和角。方法是首先用八叉树细分方法来进行离散点云数据分组,然后用分段的二次函数来捕捉每组数据的局部形状,用单位分割法来组合局部的形状函数。应用实例表明,该算法可以对离散点云数据进行快速、准确、自适应的曲面重建。如果离散点云模型有指定的精度,那么隐式曲面重建算法的处理时间取决于该模型的几何复杂性和细分程度。     

Surfacer在曲面重构中应用研究

针对典型样件分析了由样件点云到曲面实体生成的处理方法,重点讨论了曲面点云的处理、定位操作,实现了轮廓曲线的生成和曲面的重构,通过曲面的延伸和修剪处理,完成由点云到曲面实体的重构,对曲面和点云信息进行了误差比较,最后得出结论。     

反求工程中复杂曲面重构算法研究与实现

针对复杂曲面的精密制造与检测，提出了一种有效实用的曲面重构算法。系统地论述了该方法重构复杂曲面的实现全过程。实例表明，该方法具有采样效率高、重构曲面精度高、曲面光顺等特点。     

基于流曲线的旋转曲面的生成和形状调整

流曲线曲面造型是一种自由曲线曲面造型技术,尝试用这种方法生成旋转曲面。流曲线是用切矢的积分表示的曲线,据此给定旋转轴、母线上的一个定点和其上相对位置上的一组有序切矢,将母线视为流曲线,研究了生成旋转曲面的理论与方法,讨论了调整流曲线的参数如积分区间和流曲线的长,对旋转曲面形状的影响,并给出了实例。研究表明这种生成旋转曲面的方法简便、可行,能够通过改变参数在一定程度上调整旋转曲面的形状,未来可以将其推广应用于CAD软件和计算机动画中。     

基于偏微分方程的断层间表面的重构

断层间表面重构作为科学计算可视化领域的一个重要研究方向,在医学、地质学、生物学等领域有着广泛的应用。针对基于偏微分方程（PDE）的断层间表面重构,提出了基于一张PDE曲面的断层间表面重构和基于组合PDE曲面的断层间表面重构两种方法。实验结果表明,PDE重构断层间轮廓线表面避免了连接函数的构造,而且基于组合PDE曲面的断层间表面重构方法能方便地实现轮廓线间表面的一阶或一阶以上的参数连续。     

圆柱族包络面的非等径重构问题的理论研究

在机械设计与制造中 ,常遇到由一圆柱面运动生成的包络面是否能由另一半径不同的圆柱面运动来重新生成的问题 ,即圆柱族包络面的非等径重构问题。本文以等距曲面和包络理论为工具对此问题进行了研究。在得出包络面、轴迹曲面、等效轴迹曲面互为等距曲面的结论的基础上 ,研究了轴迹曲面可展与不可展两种情况下的非等径 (一次 )包络重构问题 ,得到了一些有价值的结论。然后研究并提出了两重包络重构方法。这些结论和方法对指导圆柱族包络面的设计与制造具有重要价值     

车身外覆盖件设计中点云重构A级曲面技术

A级曲面重构是车身外覆盖件设计的关键环节,针对传统方法重构复杂自由曲面效率低下、灵活性差、曲面质量不高的状况,提出一种基于NURBS面片的A级曲面重构方法,曲面调整灵活、直观,有效提高了A级曲面重构的效率和质量.     

叶轮机械中的激波关系

基于描述叶轮机械中三维流动和分别以S 1流面、S 2流面为中心的薄流片上的二维流动的积分形式基本方程,本文导出了相应的激波前后气流参数间的关系。从这些关系可以看出,流面上的激波关系与通常的斜激波关系不大相同;而有激波时,相邻流片之间和两类流面之间的联系,也更为紧密。为正确求解有激波的流动,必须在两类流面上分别求解与三维情况相一致的二维流动,并进行流面间计算的迭代。在指定形状的流面上求解,是不正确的。任意回转面的假定也不再成立,为吸取其计算简便的优点,提出了广义回转面的概念。     

亚音速轴流压气机转子子午流面上的流场模拟

以具有试验数据的某亚音速轴流压气机转子为研究对象,建立了子午流面上的流场模型,采用有限差分法求解转子子午流面的控制方程.计算结果与试验数据进行了对比,比较的结果说明模拟的结果能够满足工程应用的需要,并且从气流参数分布规律的角度对转子设计的合理性进行了分析.     

基于交互的B样条曲面重建与误差计算

基于三角网格模型的B样条曲面重建技术得到深入发展,计算与显示重建后的B样条曲面与原始测量三角网格之间的误差对分析曲面重建品质有重要作用。一种较为实用的B样条曲面重建方法是对三角网格模型进行四边界区域划分后进行栅格式采样,再根据采样点进行B样条曲面拟合。针对这种重建方法,研究了一种建立三角网格顶点与四边界区域对应关系的算法,再用离散的方法计算点到对应曲面的距离误差,最后用线性插值方法实现误差彩色．云图的显示。     

叶轮机械三元流动流函数方程组——S1和S2流面的统一数学方程组

随着计算机和计算技术的发展,直接求解叶轮机械三元流动成为新发展的一个问题。本文提出了直接求解叶轮机械三元流动的一个方法。在本文中引入了三元流动流函数。对吴仲华叶轮机械三元流动通用理论中的S1和S2相对流面理论作了统一的数学表达,进一步阐明了流面的意义,对流面理论中连续方程所引入的流片厚度τ作了一个严格的数学推导。所得的结果同流面理论中的结果,和其物理意义都是一致的。这样所得的流动图案是最一般的情况。而我们以往常常使用的任意回转面流动、圆柱面流动、轴对称流动等都是其中某些简化的特例。由所引入的三元流动流函数,从叶轮机械基本方程组,推导得出了包括S1和S2两族流面上流动的统一流函数方程组。由此可以明确看到S1和S2两族流面相互迭代计算的意义和途径。进一步讨论了方程组正问题求解的边界条件和求解方法,从而提出了直接求解三元流动的一种新的方法。在这方法是同时直接求解三元空间内计算节点上ψ1和ψ2两个流函数值。这两个ψ1和ψ2是通过两个联立的流函数方程组迭代求解而得的。解得两个流函数值后,从而再解出所有气动参数。这方法不同于其它直接解速度分量形式的三元流动方程。后者是求解三元空间内计算节点上三个或三个以上未知数。因此看来这个新方法有可能比其他直接解法更容易在计算机上求得完整的三元流动解。     

模拟板带轧制三维变形的流面条元法

提出模拟板带轧制过程三维变形的一种新的数值方法——流面条元法。沿着金属的流动轨迹,将变形区划分为若干流面(曲面)条元,为方便分析和计算,又将其映射为平面条元。横向位移和高向位移的纵向分布被分别构造为四次曲线和二次曲线,其横向分布均用三次样条插值函数表示,高向分布均用二次曲线拟合。根据塑性力学流动理论,分析推导了变形区三维变形和应力的数学模型。与曾经提出的流线条元法相比,考虑了应力与变形沿高向的不均匀分布,实现了精确的三维分析和计算。仿真实例表明,该方法和模型符合实际,为板带轧制过程的三维力学仿真提供了一个新的实用工程数值方法。