基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素,传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM),提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μm级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

基于CMM自由曲面自适应测量及实时重构技术研究

逆向工程研究的重点是提高测量的速度和重构的精度。对自由曲面的测量提出应用接触式三坐标测量机进行自适应测量的实时重构方法。该方法通过不断的对已测曲面点的拟合来预测待测点的坐标和测量矢量,从而可以指导三坐标测量机自动完成整个曲面的测量,并借助非均匀B-spline拟合自由曲面模型,在线评价重构模型误差,直至误差大小满足精度阀值。实例验证表明,该方法可以有效地提高自有曲面逆向重构精度,整个逆向周期大大减少,精度较好。因此,所提出的算法可有效地提高自由曲面工件逆向重构精度,缩短逆向周期。     

基于三坐标测量机双参数向自适应测量自由曲面

提出一种基于三坐标测量机的双参数向自适应测量自由曲面方法。CMM手动测量被测曲面边界点后,连接点生成可测区域,由可测区域自动拓扑生成几条均布初始扫描线以及每条扫描线的均匀初始点,对于U向的各条扫描线,CMM在自动测完初始点后,不断拟合已测点为B样条曲线,由曲线末端曲率自适应预测下一测点并指导CMM自动测量。测完初始扫描线后拟合已测点云为B样条曲面,由曲面V向边界最大曲率自适应确定下一扫描线位置,并进行该条扫描线U向自适应测量,重复这一过程直至曲面测量完毕。测点可随被测曲面自身曲率变化特性而疏密分布,曲率变化大的重要特征区域分布密集,曲率变化小的非重要区域分布稀疏,既保证了重要特征点不会遗漏又避免了数据冗余。理论曲线曲面自适应测量实验结果表明该方法测量精度可达微米级,实例零件应用验证了该方法的可行性。     

基于自适应采样的曲面加工误差 在机测量方法

基于模具在机测量的自适应采样结果,提出一种新的获取自由曲面加工误差的方法。该方法首先基于自适应采样获取加工曲面上少量测点的坐标数据,利用NURBS曲面重构来拟合加工曲面;然后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面和理论曲面的法向距离,获得自由曲面的加工误差,并对实验加工的模具模型曲面的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于自适应采样的加工曲面重构方法能够在机测量且有效地获得自由曲面加工误差。     

汽车散热盖模具点云数据曲面逆向重构技术研究

主要研究汽车散热盖模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化实现方法等。点云数据预处理主要研究点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。针对逆向工程关键核心技术如拟合曲面的质量分析、曲面片的修剪和编辑等进行了深入研究,最终针对模具不同特征区域点云的特点,结合两种建模思想,面向散热盖模具的点云数据完成了曲面模型重建,为最终实现模具三维实体逆向建模和模具磨破损区域的三维精确建模奠定基础。     

具有复杂型面机架的快速曲面重构技术

零件的曲面模型是获得其逆向设计数据等后续处理的关键环节。为了快速获得具有复杂型面机架的设计数据,研究了该机架点云曲面重构的获取方法。鉴于机架不同部位对逆向设计精度要求不同,采用Imageware和Geomagic Studio软件对机架的销孔和外形点云分别进行曲面重构之后,再实施整个模型的曲面整合策略。介绍了应用两种软件完成机架曲面模型的主要处理过程及关键环节。该方法能快速获得符合精度要求的机架曲面模型,可行且高效,为机架曲面模型的实体化及其后续处理提供了可靠依据。     

基于坐标测量机的自由曲面检测采样策略

为了实现自由曲面快速精确的检测和评定,研究了检测过程涉及的采样策略。提出采用随机Hamersley采样、简单随机采样和列系统采样3种方法设置自由曲面上的测量点。采用拟粒子群算法优化变换参数,实现被测曲面与设计曲面之间的定位,采用曲面细分法搜索设计模型上与被测点距离最近点以计算自由曲面轮廓度误差。为了对基于坐标测量机(CMM)在不同采样策略下的检测结果进行比较,采用非均匀有理B样条生成零件设计模型,选择相同的加工工艺在不同的加工中心加工多个零件得到粗糙度不同的自由曲面。最后,使用CMM在所设计的采样策略下实测零件,用提出的方法计算零件的轮廓度误差,并与CMM内置软件的计算结果进行比较。实验结果显示:选择随机Hammersley采样法和中等采样点数的采样策略检测效果最佳,不仅测量精度高,而且耗时少、成本低。应用提出的方法计算自由曲面轮廓度误差时,其精度比由CMM内置软件计算结果高10%~22%,表明提出的方法适用于自由曲面零件轮廓度误差的快速精确检测与评定。     

一种点云数据的区域分割方法

在曲面重构中，由于激光法测量的数据密度比较大．而实际的曲面模型往往含有多个曲面几何特征，也即是由多张曲面组成的，如果利用“点云”数据直接进行拟合，则造成曲面模型的数学表示和拟合算法处理的难度加大，甚至无法用较简单的数学表达式描述曲面模型。提出了一种基于数据点曲率变化区域分割方法，该算法原理简单、易于理解和编程。详细地描述了该算法的基本原理和处理过程。     

基于B样条的自由曲面几何模型的重构

提出以B Spline曲面为基础的曲面构造方案 ,设计一个简单的自由曲面重建系统 ,对三坐标测量机所测得的离散数据点自由曲面模型进行重建。重构的B样条曲面模型 ,可输出不同CAD CAM系统构造相同的曲面模型所需要的数据(如I deas和Autocad) ,为协同设计中数据和信息共享提供适用的方法 ,还可供后继开发、研究、加工等使用     

基于MATLAB的叶片四次NURBS曲面反求重构及分析

为了提高涡轮增压器叶片曲面反求设计的精度和光顺性,在MATLAB环境下,基于曲面型值数据,利用双四次NURBS理论与方法,通过编程和大量计算等,重构了叶片曲面模型。经过与双三次NURBS叶片曲面模型误差的数据分析和图形对比,结果表明:四次NURBS曲线的误差和波动要小于三次的误差和波动;升高一次的四次NURBS曲线曲面反求设计具有更高的造型精度和光滑度。研究结论有助于在工程实践中,对复杂的自由型曲线曲面逆向工程的高效数据计算,为更精准、更光滑造型等提供支持和借鉴。     

基于三角曲面的逆向工程CAD建模方法

根据目前逆向工程CAD建模中存在的问题，提出一种基于三角Bezier曲面模型初始表达的跨平台产品逆向工程CAD建模策略，既能利用三角Bezier曲面的优势，又能有效地与通用CAD软件集成。对涉及产品逆向建模方案、数字化测量规划、实际建模过程和再创新设计等具体内容进行了详细阐述，并结合具体实例说明了该方法的可行性和有效性。     

大型曲面类产品的快速制造技术研究

为了快速开发出1：1人体仿真模型，提出了基于网络的集成开发模式，再应用3维反求、CAD再设计、快速成形和快速模具制造等先进制造技术完成模型的测量、曲面重构、零部件设计和样件制造，最终获得合格的人体访真模型。应用表明，笔者提出的开发模式能实现包含复杂曲面的产品的快速开发。     

基于Pro/E野火版的汽车零部件产品反求设计研究

以Pro/E野火版为开发平台,以汽车仪表盘面板为研究对象,对反求工程中的主要技术,如点数据的采集和处理、曲面的修补与对齐以及曲面分析进行详细的研究,并反求出汽车仪表盘面板的三维数字模型。有利于缩短新产品的开发周期,提高设计效率,有效降低企业开发新产品的成本与风险。     

散乱点云数据精简技术研究

逆向工程中,数据精简技术是进行曲面重构前的重要内容,文中在分析包围盒法和角度-弦差法的这两种精简方法特点的基础上,提出了基于这两种方法的改进型数据精简方法.最后对该算法的优缺点作了小结.     

基于逆向设计的飞机腹部整流罩设计

以塞斯纳208 B机身腹部行李舱为研究对象,在缺乏理论数据的基础上,通过三维扫描设备获取机身底部的点云数据;应用逆向设计技术和CATIA三维数字化设计软件完成该区域的外形曲面的建模,并重新设计行李舱整流罩,将设计结果应用到该飞机的摄影系统改装过程中,显著提高了设计效率和装配精度。     

制造领域中反向工程曲面推理的神经网络法

将神经网络技术用于制造领域中反向工程曲面的推理,建立了神经网络计算模型。使用神经网络方法推理实体表面的突出优点是不需要表面知识,只需要测得表面的有限点数即可,网络将学习参数变量之间的组合关系,推断出曲面的函数形式,计算出未知坐标点的值,避免了许多的人为假设和繁杂的数学计算,体现出一种智能推理过程。本文列举了有关推理实例,包括初等解析曲面和自由曲面,从理论和实际计算证明了这种方法的可行性和有效性。结果表明,神经网络对于反向工程曲面的推理是一种非常好的辅助分析手段。这对于复杂的、不完整的、部分磨损或损坏的实体表面具有实际用途。     

抛物回转面的精密模具制造模型研究

抛物回转面因具备特殊的光学性质而被广泛使用，针对批量生产该表面的精密模具的数控加工问题．给出了用平头铣刀三轴联动加工方案，并给出了工具参数，加工行距以及加工数控进给量的整套计算模型，用实例验证了方案的可行性和模型的可靠性，为此类精密镜面批量生产的模具制造提供了全面参考。     

基于CMM测量的自由曲面反求技术研究

重点介绍三坐标测量自由曲面的反求技术。通过对自由曲面数字化过程中数据获取、测量数据处理和曲面重构的研究,得到鼠标外壳的三维模型,极大地提高了设计质量和效率。     

制造领域中反求设计方法及其应用研究

系统地论述了制造领域中反求设计方法的原理和京都方法,与正向设计方法进行了比较,对该方法中的数据测量、数据处理、数据输出和曲面重构等关键技术进行了讨论,并列举了有关应用实例。     

反求工程技术的研究及应用

在分析反求工程技术基本含义的基础上,对反求过程技术的反求步骤进行了解释,并对反求工程技术的研究对象、应用领域作了说明,且进一步提出了今后研究的重点。