结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统

三维轮廓检测能力决定了光学自由曲面开发的进度和应用的范围。基于条纹反射法检测原理提出了一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统。该系统主要用于光学自由曲面轮廓的检测,以立体视觉测量得到的光学自由曲面轮廓数据作为初值,结合相位测量偏折法测量数据的迭代,得到精度更高的光学自由曲面轮廓测量结果。实验结果表明,该系统可测量直径为300 mm、倾斜角范围为±20°的自由曲面光学元件,系统的复合测量能力强,光学自由曲面的测量不确定度小于±1μm。     

自由曲面孔域数据的拟实填补与曲面重建

为解决具有孔域的自由曲面在逆向设计中存在的数据空洞，提出了孔域测量数据的填实方法，通过孔域边界数据的光顺，截面测量曲线的端点 闭合处理，孔域的截面数据延拓，母面设计和曲面裁剪等技术，解决了自由曲面孔域数据填补和曲面的重建问题，实例应用表明，该方法可应用于逆向工程中对具有孔域的自由曲面的测量和造型，并能保证曲面重建的品质。     

采用CMM测量系统的智能测量技术

复杂空间自由曲面测量是实现快速成型(RP)技术的关键,介绍智能测量技术在空间自由曲面测量中的应用.主要通过三坐标测量机(CMM)获取三维测量数据,经过曲面拟合形成CAD模型,从而得到三坐标加工数据.     

汽车发动机进气道自由曲面的反求

自由曲面的反求由处曲面的测量,特征提取以及曲面构造组成。自由曲面的测量可通过各种接触或非接触的方法实现。特征提取是对云状数据进行分片并提取各片的特征线的过程,曲面构造就是通过对各曲面片内的数据点进行拟合来定义出自由曲面的几何形状,通过对汽车发动机进气道自由曲面的反求实现了以上过程,并构造出该零件的整个曲面。     

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。     

基于测量的自由曲面造型与虚拟表示系统的研究

基于自由曲面的测量,通过对测量获取的曲面数据,应用NURBS造型方法对自由曲面进行造型.同时研究了应用OpenGL技术对自由曲面造型中的曲面模型进行虚拟图形表示,开发了一个实用的自由曲面造型系统.该系统主要由曲面模拟模块、数据输入模块、交互修改模块、图形仿真模块及曲面点信息分析模块等组成,讨论了应用于该系统的一些图形技术.     

基于三坐标测量机的点云数据测量规划研究

应用三坐标测量机,通过对复杂自由曲面表面数据的测量,对点云数据测量规划进行了研究和探讨,总结出建立零件坐标系、曲面分块测量、孔槽特征填补测量、采样密度选择以及曲面边界测量等适用方法.     

基于自适应测量和实时重构的自由曲面特征产品的逆向研究

为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机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μ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。     

自由曲面测量的区域划分准则研究

数据测量是反求工程CAD建模的首要工作，当被测对象为自由曲面时，对曲面进行合理的区域划分可保证准确全面地获取实物表面数据。曲面测量区域划分是否合理将直接影响曲面的拼接质量和曲面整体品质，在目前应用广泛的三坐标测量机曲面测量中，测量区域划分应遵循四条基本准则。     

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。     

基于Freeform的逆向工程数据修复

介绍了基于力反馈技术的Freeform触觉式设计系统在逆向工程测量数据修复方面强大的功能。利用非接触式光栅扫描仪测量飞机模型的表面数据点云,通过Freeform的分割黏土、膨胀、镜像、平滑等功能,成功地恢复了飞机模型完整的表面数据。     

基于实物的一种自由曲面逆向工程方法

提出一种基于实物的自由曲面逆向工程方法,利用投影栅相位法和ObjectARX开发工具,可在AutoCAD环境下自动建立三维曲面模型,方便地实现自由曲面的反求,并可直接实现与其他CAD软件的数据交换.     

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。     

A Freeform Surface Modelling System Based on Laser Scan Data for Reverse Engineering

Reverse engineering technology starts with a measurement process, inspecting the surface contour of the object, and applies a CAD geometric modelling technique to construct the surface model. The purpose of this study is to develop a freeform surface modelling system involving the functions of data reorganisation and surface construction of reverse engineering. An important task in reverse engineering is the process of reducing the large amount of coordinate data derived by measurement devices. Reduction methods in common use include uniform deviation, division by a factor, spatial sampling, chordal deviation and interpolated sampling. Each of the above modes has its advantages and weaknesses, and suitable application areas. A new data reduction mode, which integrates the space concept and height characteristic, is proposed, called the height decision method. This method can achieve the aim of data simplification while maintaining the curve characteristics of the model. The CAD modelling system is developed by an AutoLISP program with MDT v4.0 software. An egg model is presented in this paper for explanation and verification.     

三坐标测量机在逆向工程的应用

以对减速器箱体进行三维模型重构为例,介绍了WENZEL三坐标测量机在规则零件逆向工程中的应用.用三坐标测量机提取鼠标的表面数据,然后导入Pro/E软件进行模型重建,介绍了三坐标测量机在自由曲面逆向工程中的应用.把重建的曲面模型导入三坐标测量机的应用软件,通过测量实物与模型相比较,评定了重建后模型的精度.     

Topology recovery technique for complex freeform surface model after local geometry repair

Intersections and discontinuities commonly arise in surface modeling and cause problems in downstream operations.Local geometry repair,such as cover holes or replace bad surfaces by adding new surface patches for dealing with inconsistencies among the confluent region,where multiple surfaces meet,is a common technique used in CAD model repair and reverse engineering.However,local geometry repair destroys the topology of original CAD model and increases the number of surface patches needed for freeform surface shape modeling.Consequently,a topology recovery technique dealing with complex freeform surface model after local geometry repair is proposed.Firstly,construct the curve network which determine the geometry and topology properties of recovery freeform surface model;secondly,apply freeform surface fitting method to create B-spline surface patches to recover the topology of trimmed ones.Corresponding to the two levels of enforcing boundary conditions on a B-spline surface,two solution schemes are presented respectively.In the first solution scheme,non-constrained B-spline surface fitting method is utilized to piecewise recover trimmed confluent surface patches and then employs global beautification technique to smoothly stitch the recovery surface patches.In the other solution scheme,constrained B-spline surface fitting technique based on discretization of boundary conditions is directly applied to recover topology of surface model after local geometry repair while achieving G 1 continuity simultaneously.The presented two different schemes are applied to the consistent surface model,which consists of five trimmed confluent surface patches and a local consistent surface patch,and a machine cover model,respectively.The application results show that our topology recovery technique meets shape-preserving and G 1 continuity requirements in reverse engineering.This research converts the problem of topology recovery for consistent surface model to the problem of constructing G 1 patches from a given curve network,and provides a new idea to model repairing study.     

基于扫描线数据自由曲面在AutoCAD中的构建

这里提出一种AutoCAD环境下自由曲面的三维重建方法,根据测量得到的三维扫描线数据,通过反算得到控制顶点,用Add3Dmesh方法在AutoCAD中创建双三次B样条曲面实现了自由曲面三维模型的自动重建,提高了自由曲面建模和设计的效率。     

基于分步凝胶化的纤维蛋白快速成形工艺

基于分步凝胶化的快速成形工艺可实现纤维蛋白支架的成形:先借助明胶的低温凝胶化特性成形明胶纤维蛋白原混合材料支架,继而用凝血酶凝胶化支架中的纤维蛋白原,最后于37℃水溶液环境中将明胶从支架中溶出。凝胶化过程研究表明,凝血酶浓度同时影响了纤维蛋白凝胶化速度及最终的微观结构,明胶在凝胶化过程形成的微晶区域使其吸光度值持续缓慢下降。通过控制明胶凝胶化程度可得到液滴态、连续丝态、不稳定丝态等出丝形态,以连续丝态为参照确定了明胶成形的最佳温度区域。分步凝胶化成形工艺可制备二分支管道、网格立方等三维支架。扫描电镜观察发现支架具有典型纤维蛋白特征的纤维网络结构及纤维蛋白与明胶相互融合形成的带膜纤维网络结构。     

基于快速成型的逆向工程技术集成

逆向工程与快速成型技术是CAD/CAM技术的重要组成部分。运用集成和系统的思想,阐述基于快速成型的逆向工程流程,探讨了逆向工程整体框架的关键技术。逆向工程的关键技术包括数据采集、数据处理、曲面重构、再设计、曲面品质分析及优化等。     

自由曲面工件多点连续成形方法

为了实现自由曲面工件的高效率、低成本制造,分析与比较常用的柔性成形方法;从成形过程的连续性考虑,将柔性成形分为分段成形与连续成形;从变形区大小考虑,又划分为点成形、面成形与线成形等不同类型。比较不同成形方式的优点与缺点,指出自由曲面工件的高质量、高效率成形是亟待解决的技术难题。提出基于连续线成形方法的自由曲面工件高效、柔性成形思路;并提出采用多点调整式柔性辊的多点连续成形技术方案;探讨多点连续成形技术的基本原理、关键技术及主要特点。运用具有多个控制点的挠性轴设计出可弯曲、可调整的柔性辊,开发出多点卷板成形试验装置。多种三维曲面板类件的连续成形试验结果表明,多点连续成形技术能够解决自由曲面工件的高效加工难题。