基于实物的复杂曲面零件反求工程中未知区域测量数据补充及曲面重构技术

针对基于实物的复杂零件反求工程中含有部分形状未知区域（如裁减曲面中的被裁减部分、测量盲区等）的复杂曲面反求CAD建模问题,提出了三种测量数据补充方法:①局部区域实物填充法。②补充设计数据补充法。③基于逼近曲面或三角曲面的测量数据自动补充法。研究了基于三角曲面模型初始表达的复杂曲面分区NURBS曲面重构方法。最后,给出了结合上述方法和反求工程软件RE-SOFT所解决的摩托车塑料件反求CAD建模实例。实践表明,综合运用所提出的数据补充和曲面重构方法,能够大大缩短实物样件的反求CAD建模时间,提高复杂曲面产品的设计效率。     

反求工程CAD软件RE-SOFT及其应用

RE-SOFT软件是基于三角Bezier曲面理论开发的,适用于复杂曲面反求工程CAD建模的软件。UGⅡ是一个成功的CAD/CAE/CAM软件,但在反求工程CAD应用方面因受到自身功能的限制,目前还难以解决复杂形状曲面的测量造型问题。结合复杂型面反求工程CAD三维建模问题的特点,提出通过专用反求工程CAD软件RE-SOFT与UGⅡ结合的建模方法,成功地解决了一些复杂曲面零件的反求工程CAD建模问题。     

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.     

基于曲面重构及刀具轨迹生成系统的实验研究

论述了重构NURBS曲面的方法及曲面插值的详细算法，介绍了一种适宜生成NURBS反求曲面的刀具轨迹方法，并对生成轨迹的优化问题进行了探讨。实验开发了一个基于Microsoft Windows系统的小型反求工程CAD／CAM软件。     

具有复杂形状内腔的斗齿零件的曲面重构技术研究

为获取外形不规则且具有复杂形状内腔的挖掘机斗齿形状、尺寸等数字信息,基于实物反求工程技术路线,对其进行逆向设计曲面重构技术研究.对曲面反求过程中的数据采集、对齐点云、数据分割及曲面重构等环节有系统的分析总结,对型面数量多的斗齿点云进行了有效的数据分割,提出了基于零件结构特征的直接交互式点云分割法,且反求得到的斗齿曲面精度满足要求,该方法对复杂内型面零件的反求有一定的借鉴作用.     

车身覆盖件的曲面重构及数控加工

汽车车身覆盖件由于曲面复杂,表面面积大,其设计在新车型的开发过程中尤为关键.利用三维激光扫描仪和Pro/E软件对现有的汽车模型的车身进行了反求,完成了反求工程中的数据测量、数据处理及曲面重构技术,得到了车身覆盖件较为准确的CAD模型,同时用数控雕铣机进行真实加工,这为简化模型的创建难度,缩短建模周期提供依据.     

基于实物模型的复杂曲面产品的反求技术

针对反求工程中复杂曲面CAD建模，综合论述了产品造型过程中所涉及到的相关技术。重点介绍了样件表面数字化技术、曲面重构技术及曲面光顺技术。     

复杂散乱点重构方法的研究与实现

复杂散乱点重构技术历来是实物逆向工程中的关键技术.在深入分析现有经典的重构方法基础上,提出了一种基于三角域上改进的NURBS曲面重构方法.在复杂散乱点上进行基于Delaunay的三角刨分并重构出品质优良的Bezier曲面,然后在它的约束下完成NURBS曲面的二次重构.开发了复杂散乱点重构模块FastForm,并以IGES作为数据通讯接口搭建了一个实现反求全过程的反求平台,通过电话听筒实例验证了该反求系统的实效性.     

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。     

逆向工程及设计技术的整合与应用

逆向工程设计理念适用于以自由曲面为主的产品,由测量系统取得物体外形点资料,配合CAD软件重建该物体模型进行设计,本文以高尔夫球头为例,介绍逆向工程中点数据的获取及整合处理,讨论了CAD系统结合逆向工程的建模和曲面分析技术,实现了复杂曲面零件三维重构,为曲面零件的逆向造型设计提供了途径。     

一种减少复杂产品ICT切片图像三维重建表面阶次的方法

对于复杂产品的层层ICT切片图像,通过分析计算、数字图像处理和CAD软件等辅助工具,重建出产品的几何模型。文中着重论述怎样将复杂产品的数字化模型,通过NURBS曲线、曲面进行三维重建等方面的应用研究,通过横向与纵向NURBS曲线的微小扩大与缩小来形成小空间重建产品的几何模型。最后通过误差分析得到,不仅使重建后的NURBS曲面的误差没有增大,反而使其表面质量得到了提高。     

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。     

基于 ICT切片图像的复杂产品三维重建方法

对于复杂结构的复杂产品零件，借助ICT测量设备获取产品零件的层层切片图像，并通过分析计算、数字图像处理和CAD软件等辅助工具，建立产品的几何模型。着重论述了将已经经过数字图像处理过的ICT切片的产品数字化模型，通过NURBS曲线、曲面进行三维重建等方面的应用研究，并对基于此方法重建的产品模型进行了误差分析。     

细分造型技术在CAD系统中的应用研究

在现有CAD系统中通用的NURBS造型对于非规则拓扑关系的曲面的表示存在着拼接、剪裁困难、表达难以准确等缺点,而在实际工程应用中形体轮廓复杂、难以通过基本体素复合且要求光滑的实体又普遍存在.细分造型计算简单,可以表达任意拓扑关系,在图形学中已得到广泛研究.本文阐述了细分造型的原理和方法,提出了在现有CAD系统中应用细分造型的方案,对细分造型中的网格生成、边界限定、法线控制、NURBS补片转换等关键技术进行了研究，初步构造了细分造型的原型系统，可极大地缩短复杂曲面形体的造型时间，取得了良好的实践效果。     

A new approach to generating arc length parameterized NURBS tool paths for efficient three-axis machining of smooth, accurate sculptured surfaces

With the development of a new function of computer numerical control controllers, nonuniform rational B-spline (NURBS) interpolation, NURBS tool path generation for sculptured surface machining is under extensive research. The common procedures of the current NURBS tool path planning methods are as follows: first, to find a group of cutter contact points on a sculptured surface; second, to calculate their corresponding cutter locations (CLs); then, to fit a NURBS tool path to the CLs within a prescribed tolerance; and finally, to inspect the tool path for possible gouge by the tool and delete the invalid path segments, if any. However, the NURBS tool path has the following problems: (a) although it passes through the discrete CLs of the theoretical CL path, the deviation along the two paths could be larger than the tolerance; (b) its parameter is not the arc length of the path; and (c) it is difficult to detect gouge along the NURBS path and to remove the invalid segments from it. Consequently, NURBS tool paths generated with the current methods of commercial computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) software cannot be used to make smooth and accurate surfaces. To address these problems, this work proposes a new approach to generating arc length parameterized NURBS tool paths with high accuracy in terms of the theoretical CL paths and without gouge and interference. Two practical examples in this work clearly demonstrate the feasibility of this approach and the advantages of the generated NURBS tool paths. Therefore, this approach can be implemented into the CAD/CAM software to promote NURBS machining in industry.     

采用NURBS进行汽车壳体计算机拟实造型的方法

NURBS建模方法是一种理想的曲面仿真技术，适合复杂表面的计算机拟实造型。通过新型跑车外观壳体的仿真制作，介绍了该方法的实施步骤，其简便的造型过程、灵活的控制方式、突出的仿真效果将新型跑车流线型外表展现无遗。NURBS建模方法比其他建模方法能更好地控制物体表面曲线度，从而可以创建出曲面更为复杂、形状更为生动、效果更为逼真的造型，必将在CAD和CAM领域获得广泛应用。     

基于MATLAB与UG的汽轮机叶片造型及数控编程研究

将测量的叶片截面数据经Matlab软件平滑处理,再将平滑处理后的数据导入UG,基于UG软件的强大建模功能和曲面编辑功能,采用NURBS方法建立汽轮机叶片的空间样条曲线,对叶片进行了几何造型;在CAD模型的基础上,进行了叶片的数控加工工艺流程规划,并用软件的CAM功能对叶片进行了数控加工仿真。     

基才Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

Constrained deformation of freeform surfaces using surface features for interactive design

There is an increasing demand in conceptual design for more intuitive methods for creating and modifying freeform curves and surfaces in CAD modeling systems. The methods should be based not only on the change of the mathematical parameters but also on the user's specified constraints and shapes. This paper presents a new surface representation model for freeform surface deformation representation. The model is a combination of two functions: a displacement function and a function for representing an existing NURBS surface called a parent surface. Based on the surface model, the authors develop several novel deformation methods which are named SingleDef (Single-point constraint based deformation method), MultiDef (Multiple-points constraints based deformation method), CurDef (Curve constraints based deformation method) and FeatDef (Feature constraint based deformation method). The techniques for freeform surface deformation allow conceptual designers to modify a parent surface by directly applying point constraints, curve constraint or a surface constraint to the parent surface. The deformation methods are implemented in an experimental CAD system. The results show that designers can easily and intuitively control the surface shape.     

NURBS曲线曲面重构的方法

CAD/CAM中用有理多项式函数表示曲面越来越广泛。由于非均匀有理B样条(NURBS)可以精确表示解析形状和自由曲线曲面,国际标准组织(ISO)与1991年把NURBS作为表示工业产品几何形状的工业标准。这里主要讨论了NURBS曲线曲面重构的方法。