逆向工程技术及其应用研究

首先介绍了逆向工程的含义及其工作流程,阐述了三维点数据采集的过程及原理,讨论了利用逆向工程软件Geomagic对排气歧管点云数据进行处理,介绍了曲面的创建及造型过程.最后根据用户要求,利用逆向工程技术,实现了对排气歧管复杂曲面的逆向设计与曲面重构.实践表明,利用逆向工程技术可以显著提高产品的设计效率.     

基于RE的后视镜三维模型重建

介绍了应用RE(Reverse Engineering,逆向工程)技术结合CAD软件设计模具的方法.使用复合式三坐标测量机对后视镜模具进行激光扫描,获得后视镜模具的点云,采用逆向工程软件对点云数据进行处理,再利用CAD软件的曲面造型功能进行三维模型重建,实现了后视镜模具的快速设计.在模具的设计与研发过程中,应用逆向工程技术和CAD软件不仅解决了具有复杂曲面外形零件的模具设计周期长问题,还提高了市场竞争力.     

逆向工程关键技术及应用实例

介绍了逆向工程技术的定义及其工作流程,整个流程分为数据采集、数据处理和曲面重构三个部分。根据理论学习和自身实践经验对逆向工程的关键技术做了一些探讨。并以摩托车装饰板模型的曲面重建为例,用激光扫描仪获取三维点云数据,在CATIA中对点云进行数据处理,实现曲面重构,说明了逆向工程的整个设计应用流程.     

复杂曲面微模具的加工仿真及实验研究

采用逆向工程方法获取微模具的点云数据,利用逆向工程软件对点云数据进行处理、曲面重构和误差分析,获得了具有较高曲面造型精度的模具模型.利用UG加工模块,对微模具的数控微细铣削加工过程进行仿真,确定合理的切削参数和数控程序.以微小型三轴数控铣床为加工平台,利用微径球头铣刀对微模具进行加工实验.最终,实现了特征尺寸在微米级、具有复杂曲面结构微模具的高质量加工.     

基于Imageware的曲面特征建立

本文主要介绍了逆向工程中点云处理结束后。基于处理后的点云数据,结合曲面重构理论,对处理后的点云进行表面重构。对曲面特征的坐标定位、曲线特征建立,曲面特征建立进行介绍和试验。     

逆向工程技术在产品开发中的应用

逆向工程技术是CAD/CAM技术的重要组成部分.介绍了逆向工程技术的基本概念、特点及关键技术.通过利用逆向工程软件Imageware对汽车衬板点云数据进行数据处理、曲面重构来举例说明逆向工程技术在新产品开发中的应用.     

基于逆向工程的汽车覆盖件CAD建模技术研究

为了得到复杂曲面的三维模型,分析了利用逆向工程进行三维模型重建的关键技术,提出了一种实现汽车覆盖件快速CAD建模的方案.采用数字近景摄影测量技术和三维光学测量系统相结合的方法实现点云数据精确采集,利用Imageware和catia软件相结合的方法,经过点云处理、曲线曲面重构、精度分析,最终得到产品三维模型.结果表明,方案可以快速、精确的实现复杂曲面的三维建模.     

新一代产品几何技术规范操作技术在逆向工程曲面重构中的应用

在新一代产品几何技术规范(NGGPS)操作技术和逆向工程曲面重构技术的基础上,分析现有曲面重构方法,重点研究NGGPS操作技术在逆向工程曲面重构中的应用.设计基于NGGPS的逆向工程曲面重构程序,将复杂的点云数据分成若干部分,运用特定的操作算子序列,使整个重构的曲面误差控制在一定范围内,从而保证较高的曲面质量,最后将NGGPS操作技术应用于卡扣设计中,并验证其可行性.     

基于ImageWare的逆向工程技术

介绍了逆向工程的概念、特点及工作流程,通过话筒的反求设计阐述了用ImageWare对点云数据进行数据处理、曲面重建及造型的过程.介绍了由大量数据点进行曲线、曲面反求的设计方法,研究表明ImageWare在逆向工程技术中的应用具有重大的意义.     

基于点云数据的逆向工程技术研究综述

在介绍了逆向工程的定义、逆向工程的流程及应用的基础上,综述了点云数据测量、数据预处理和模型重构的研究现状。首先介绍了点云数据测量方法的分类,然后重点分析了点云数据拓扑关系建立的方法及K近邻域索引的研究,多视点云数据拼合的点位法、固定球法、优化匹配法、特征匹配法及辅助装置法的研究,滤波去噪的方法,孔洞修复的原理,数据精简的方法,特征提取和曲面重建的基本思想和研究成果,最后展望了逆向工程技术的发展方向。     

非编码标志点的几何形心提取的研究

在反求工程中，利用毛学测量得到的点云数据只能得到某个视角内的物体，为了得到完整的点云实体，需要对不同视角的点云数据进行拼合。在现有算法中，绝大多数算法都是基于曲面拓扑特征这一前提进行拼合的，这就使得那些曲面平滑，表面拓扑信息不明显的点曲面拼合很难得到较好的效果。之后对于特征不明显的曲面进行拼合，提出了一些基于添加外部特征的方法，标志球，带编码的标志点等。可是这些方法也存在着计算量大的缺陷。基于以上的现状，本文提出了一种基于非编码标志点的曲面拼合方法。直接从图僚中提取标志点的几何形心作为曲面局部匹配的对应关系，具有计算简单，精确度高的特点。     

基于改进凸包算法的叶片型面特征参数提取

针对叶片离散测量点云数据,提出了基于改进凸包算法的叶片型面特征参数（如弦线、前后缘半径等）提取方法,并利用主成份分析法准确提取叶片截平面的法矢,开发了基于MATLAB环境的某型号航空发动机叶片特征参数提取软件模块,实现了叶片型面的快速特征提取与精密检测。     

反求工程中过渡曲面特征提取算法研究

针对反求工程中常见的过渡曲面特征，提出了一种过渡曲面特征的提取算法。该算法包括数据分块和过渡曲面参数提取两部分，在数据分块算法中，通过数据精简，曲率估算和曲率比较等步骤，将过渡区域的数据点从原努点云数据中分离出来，在过渡曲面参数提取算法中，通过圆柱拟合和过渡区域跟踪算法，计算出一系列过渡曲面的截面线，该算法和已有的过渡曲面特征提取算法相比，无需人工交互，而且适用于等半径过渡曲面特征和变半径过渡曲面特征。     

METHOD TO EXTRACT BLEND SURFACE FEATURE IN REVERSE ENGINEERING

A new method of extraction of blend surface feature is presented. It contains two steps: segmentation and recovery of parametric representation of the blend. The segmentation separates the points in the blend region from the rest of the input point cloud with the processes of sampling point data, estimation of local surface curvature properties and comparison of maximum curvature values. The recovery of parametric representation generates a set of profile curves by marching throughout the blend and fitting cylinders. Compared with the existing approaches of blend surface feature extraction, the proposed method reduces the requirement of user interaction and is capable of extracting blend surface with either constant radius or variable radius. Application examples are presented to verify the proposed method.     

基于压力分布实验数据的产品人机接触曲面形态设计

为使产品与人体的接触面形态具有良好的人机工程学性能，通过测试接触压力分布数据进行映射计算，获得接触面曲面形态。利用压力分布测试仪测得产品与使用者的持续接触压力分布数据，在压力大小和接触面的非均匀有理B样条曲面模型的控制点坐标之间建立映射函数，设计了七种数据映射算法模型，将压力分布数据映射为不同的接触面形态。对比产品接触面形态的统计数据，进行了映射算法的误差分析，比较了各映射模型的造型能力和造型质量。为提高人机接触曲面的设计质量提供了理性化与高效的设计方法。     

反求工程自由曲面测量规划及重建技术的研究

反求工程中曲面的测量应遵循采样点密度随曲面曲率变化而疏密不断变化原则,并应根据离散采样点的分布确定自由曲面的重建工作。基于曲面Z向细化分层的测量技术和NURBS曲面方程拟合重建,能有效获取原曲面特征的最少测量点,并进行曲线数学重建,最终获得准确反映表面特征的NURBS曲面方程。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

A progressive point cloud simplification algorithm with preserved sharp edge data

Due to recent advances in high-speed 3D laser-scanning technologies, the set of dense points collected from the external boundary surface of a physical object, often referred to as the point cloud data, is emerging as a new representation format of 3D shapes. A typical point cloud data set contains millions of coordinate data points, and this leads to significant computational challenges for the subsequent data processing tasks in practical applications. This paper presents a new point cloud simplification algorithm to reduce the number of data points scanned from a mechanical part, in which the boundary surfaces often contain sharp edges. Because of the distinct feature represented by data points located on or near the sharp edges (edge points), these points should always be retained by the simplification process. The proposed algorithm thus identifies these edge points first and then progressively removes the least important data point until the specified data reduction ratio is reached. The quantification of a point’s importance is based on points in its neighborhood and corresponds to the point’s contribution to the representation of local surface geometry. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated through the simplification results of several practical point cloud data sets.     

反求工程中产品三维模型重建技术综述

阐述了反求工程的基本概念、研究内容及基本过程 ,总结了反求工程中的两个关键技术问题——形状表面数字化和产品几何模型重建技术的研究现状 ,提出了应该重点解决的理论与技术问题     

凸显尖锐特征的点-线-面递进式曲面重建

针对现有曲面重建算法不能很好地重建出点云模型尖锐特征的缺陷,提出了一种凸显点云尖锐特征的点-线-面递进式曲面重建算法。首先,根据近邻点的欧氏距离、法向偏差和曲面变分,采用主成分分析算法和k-近邻点迭代加权法获取点云准确法向;接着,依据特征点位于多个平面交线上的原则,利用法向聚类和平面拟合从候选特征点中筛选特征点;然后,依据特征点生长方向和主方向的相互关系重建特征线,并按照最小二乘原理采用矩阵法修复角点;最后,以特征线为约束重建尖锐特征点云曲面。实验结果表明：本文算法计算的点云准确法向与理论法向偏差接近于0,特征重建效果优于其他算法,算法耗时短且与点云数量呈线性关系。算法不仅能够准确计算尖锐特征区域的点云法向,还能准确提取出点云模型的特征点并凸显模型的尖锐特征。