基于逆向工程的医学器官三维有限元建模方法

进行生物力学分析的关键在于三维几何模型的建立。通过三维激光扫描医学肝脏教具模型得到点云数据,利用逆向处理软件及CAD软件的集成实现肝脏模型的重建。所建模型符合人体解剖结构,可进行人体生物力学有限元仿真计算。     

基于APDL的塔式起重机有限元参数化建模与分析

为了快速高效地建立大量塔式起重机的有限元模型,结合C#语言和ANSYS提供的二次开发工具APDL开发了一种面向塔机对象的有限元参数化建模程序,并利用该程序对塔机的疲劳寿命进行了分析。分析结果表明,该程序能够提高有限元模型的建模效率,为塔机的安全评估提供了合理的参考依据,并为类似问题的解决提供了一条新途径。     

基于逆向工程的牙周膜建模及有限元计算方法

力是正畸过程中使得牙齿移动的主要决定因素,在牙齿移动的初始阶段,力与牙齿移动的速率存在近似线性关系。由CATIA软件的逆向工程模块获得牙齿的CAD模型,在有限元软件中根据实际情况将磨牙、牙周膜、牙槽骨拼合并施加与实际正畸过程相一致的边界约束和作用力,进行数值计算,分析牙周膜的应力与正畸力的关系,为正畸医生提供参考。     

基于STL模型的逆向工程实体建模技术

针对以STL数据表示的零件模型，在分析结构件模型几何特点的基础上，提出了一种以几何体素分离与拓扑关系重建为基础的STL模型逆向工程实体建模技术。通过对三角面片的合并实现平面、柱面、锥面等基本几何体素的分离，并利用Parasolid系统完成体素重构，进一步提取几何体素之间的布尔关系，从而实现含拓扑关系的产品模型重构。利用这一方法，可以实现RE／RP系统与通用CAD系统之间的快速集成，实现产品数据在不同系统之间顺畅传递。     

基于CATIA的直齿圆柱齿轮参数化建模与有限元模型

以直齿圆柱齿轮为研究对象,重点介绍了如何利用CATIA对其进行参数化建模及通过图形数据转换接口导入到ANSYS中建立有限元模型.这不仅为齿轮的系列化、通用化和标准化生产带来了方便,而且实现了CATIA建模和ANSYS分析的有机结合,提高了现代生产效率.     

基于逆向工程的混合建模技术研究

基于逆向工程的混合建模是目前应用较为广泛的逆向建模方法。简要介绍了以软件Geomagic Studio和SolidWorks为平台的混合建模的一般流程,通过对由不同几何特征曲面组成的模型进行混合建模为例,详细介绍了基于点云的逆向建模,并对逆向建模得到的NURBS曲面进行正向建模最终得到产品的CAD实体模型。实例表明混合建模能融合正向设计与逆向建模的优势,具有较高的建模效率以及参数化修改功能,为复杂模型的逆向设计提供了一种新的解决方法。     

逆向工程中基于图元Agent的轮廓线参数化设计

针对逆向工程中轮廓线的参数化设计和产品的再设计问题,提出了轮廓线图元Agent的概念,并对其行为特性和结构特性进行了详细分析.以最小拟合误差为目标函数,根据结构约束自动建立约束函数,构建图元Agent的约束优化数学模型,用约束随机方向法进行参数的优化设计.解决了图元之间的结构约束问题,提高了逆向设计精度,为产品的再设计提供了方便.验证实例证明了该算法的有效性.     

逆向工程特征点提取与参数化建模方法研究

通过对逆向建模特点与参数化建模方法的研究,提出一种特征截面轮廓线提取与参数化设计的逆向建模新思路。首先,以Geomagic Studio软件完成对电动汽车车头扫描数据预处理,实现特征截面插入与特征轮廓线的提取,并在CATIA软件中进行曲率分析;其次,通过分析特征曲线曲率变化识别特征点,并测量出特征点三维数据;最后,运用Visaul Basic对CATIA进行二次开发,以特征点数据为参数,生成截面特征样条曲线,再进行曲面重构,实现参数化设计的逆向建模。结果表明:以Geomagic Studio与CATIA软件为平台,完成了截面插入和曲率分析,获取了特征轮廓线及特征点三维数据,实现了逆向特征提取与参数化设计相结合的建模方法。     

基于逆向工程的三维人脸建模

采用结构光3DSS三维扫描仪采集人脸点云数据,通过八叉树细分和对点云的法向估计进行人脸点云数据简化,利用三角曲面片造型法进行点云三角网格化,以及数据插补和创建NURBS曲面,建立了人脸三维数字化模型,并对人脸模型数据作误差分析。该方法能够快速建立三维人脸模型,且能满足人脸数字化和CAD／CAM系统的应用要求。     

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。     

基于反求工程的个性化残肢重建方法的研究

为克服传统石膏复型方法在假肢接受腔制作中存在的缺点,提出了反求残肢骨骼和皮肤软组织数字化模型。通过CT扫描获得残肢内外组织的二维图像,利用图像处理技术及反求工程技术实现了残肢骨骼和皮肤软组织三维模型的重建。三维重建的模型与原实物高度相似并再现了残肢的内外组织结构,此外,该方法为将来残肢接受腔的设计提供了科学的依据。     

基于形状特征的自由曲面建模技术

针对自由曲面重构建模中存在的问题,对曲面数字化及离散点参数优化技术进行了研究。基于自由曲面的形状特征,提出了一种曲面自适应数字化技术。建立了基于显式的最小二乘重构误差的参数优化模型,运用子空间共轭梯度内部反射牛顿优化技术实现了大规模数据点的参数优化。研究结果表明,自适应数字化技术大大提高了曲面的采样效率;参数优化模型合理且优化算法收敛迅速。     

基于多幅图像的逆向造型方法初步研究

提出了一种由多幅图像初步恢复三维物体形状的方法。在共线光源（光源位于或接近摄像机的光轴上,并且照射方向平行于光轴）照射下,对置于旋转平台上的物体摄像;综合考虑所摄图像序列中包含的几何轮廓信息与光亮度信息,采用立体相交技术和剥离技术,逐步求精地得到三维物体的八叉树表示。这种初步的造型结果可作为其他更精确方法的基础。     

反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构

基于物体表面图像灰度信息的三维几何形状反求(由明暗恢复形状),已成为工业界和学术界研究的热点问题之一。首先给出描述该问题的数学物理模型,并利用变分原理将其转化为一个泛函的极小化问题,然后应用有限差分思想和非线性最小二乘方法,将该泛函极小化问题归结为求解线性方程组。最后利用该算法产生的迭代公式对合成图像进行计算,并应用曲面造型软件CAXA(制造工程师)进行曲面重构,从而验证了该方法的有效性和可行性。     

基于特征的复杂曲面反求建模技术研究

几何建模技术是先进制造技术的基础,反求工程是建立产品几何模型的重要手段,复杂曲面几何模型的重建是反求工程研究的重点内容。系统研究了基于实物的复杂曲面几何形状反求建模技术。提出了一种基于特征的复杂曲面几何建模方法,它包括四个主要步骤：首先,对数字化数据进行必要的处理,并建立数字化点之间的拓扑关系;然后,利用这些拓扑关系,提取曲面的几何特征,并依据这些特征对复杂曲面进行分块处理;接着,对每块进行基于特征的曲面构造和数据压缩;最后,将各块拼接形成整体光滑的曲面。     

逆向工程中基于能量法的参数二阶连续曲面构造方法研究

针对反求过程中的单值曲面重构问题,提出一种基于能量法的曲面构造方法,给出了关于能量模型建立和边界条件处理的详细理论推导。提出的截面线构造方法、平面四边形域中间参数线自动生成、跨界导矢插值公式均可用作通用方法。随后以汽车前面板曲面构造为例说明了方法有效性和其他特点。     

基于基因工程的产品成本建模理论和方法

当前产品设计领域中,如何有效组织和处理包括数值与知识的复杂信息的动态传递和转化是成本建模研究的关键问题。提出了成本基因模型的概念及其表达方法,提出了基于基因复制、基因转录和基因转译等工程原理的信息传递和转化表达新方法。利用基因的自组织性、遗传性和转换性等实现了数值与知识组合建模,研究了支持设计单阶段的产品成本基因建模,并依此提出了支持产品设计全过程的成本基因建模框架,开发了相应的软件并在工程应用中得到成功验证,实现了建模过程的高效性、可靠性和通用性。     

REVERSE ENGINEERING BASED ON COMPUTER VISION FOR FREE-FORM SURFACE

The key issues such as vision sensor, sampling planning are studied for reverse engineering. For the developed sensor, the low sensitivity to the incident angle and the high linearity between the output and the input are carried out. During digitizing, the adaptive sampling planning method based on the curvature of surface and the slope of tangent line of measured point is proposed. After integrating the vision sensor, CNC milling and relevant software, the reverse engineering system based on computer vision is developed. The experiment shows that this system is reliable and efficient.     

一种基于等势场的胀形坯料反推新方法

为提高产品的质量、降低生产成本,需要合理地确定成形件的毛坯形状。而传统的方法不仅精度低,而且费时、费力,难以满足质量和效率的要求。基于已有的电模拟坯料展开方法,提出了一种新的关于胀形件的类等势场反推坯料展开方法。该方法基于能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律类似于静电场等势线所描述的结果这一特性,来反推胀形时的成形坯料。并将该方法应用于TC4合金板料的超塑性胀形工艺,计算了坯料的各项参数以及坯料内部的应变分布,并对应力及气压胀形力进行了简要的分析。最后将该方法计算结果与有限元计算结果相对照,结果表明,该方法避免了复杂的几何解析运算,提高了效率,结果可靠和方法可行。     

ANALYSIS AND RESEARCH OF COMPUTER-AIDED MODEL OF HIP JOINT BASED ON REVERSE ENGINEERING

Former research work about the modeling of hip joint focus on the upper segment of femoral, and assumes the acetabulum cup is sphere concave, and the acetabulum prostheses is semisphere. A method of acquiring the point data on the surface of the hipbone using the reverse engineering technology is presented. After analyzing the acetabulum surface fitting error, a rotation ellipsoid CAD model is applied to fit the acetabulum surface, and then optimization technique is used to find the geometric parameters of the model. The fitting error between the sphere and rotation ellipsoid is compared and gets the result that the fitting error of rotation ellipsoid is smaller than sphere, and the rotation ellipsoid can describe the shape of the acetabulum better.