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。     

反求工程的一种曲面插值算法

提出并实现了一种利用数据点特征的NURBS曲面重构方法—NURBS曲面插值方法,在插值过程中,针对测量数据点的分布不均匀性,通过累积弦长法构造非均匀节点矢量,保证了曲面的插值精度。     

反求工程中复杂曲面测量规划研究

数据采集是反求建模的第一环节，测量数据的好坏决定了反求CAD模型的品质和精度。针对目前应用广泛的三坐标测量机，提出了产品反求建模过程中复杂曲面测量规划的基本规则，并对测量误差进行了分析，为最终构造出精度高、品质好的CAD模型奠定了基础。这些规则在汽车、飞机零部件的测量造型过程中得到了广泛应用，并取得了良好的应用效果。     

RE中的基于NURBS过渡曲面造型技术

曲面重构造型技术是整个RE技术的核心。传统的方法是通过对离散的点云进行拟合形成曲面，通过曲面裁减、延伸、拼接得到原始的CAD模型。对曲面的重构技术研究发现，对于具有过渡几何特征的点云，单纯的曲面拟合拼接并不能得到理想的CAD模型。该文针对反求工程中过渡曲面的建模方法，提出了按过渡几何特征分类，以光滑连续为曲面的过渡曲面方法。实践运用表明，运用过渡曲面造型技术得到的CAD模型光顺，更能体现造型设计意图。     

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。     

面向CAD的反求工程

讨论了面向CAD的反求工程的基本概念、主要特点以及典型应用方法。采用面向CAD的反求工程方法可以大大提高反求效率，同时有利于获得产品设计的深层次方法。     

基于实物的复杂曲面产品反求工程中的CAD建模技术

基于零件实物样件的几何模型的反求已成为ＣＡＤ／ＣＡＭ领域中的一个研究热点,对目前国内外在复杂曲面产品反求工程中ＣＡＤ建模方面的研究现状做一较为简要的归纳。     

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。     

NURBS curve and surface fitting for reverse engineering

Reverse engineering is an approach for constructing a computer-aided design (CAD) model from a physical part through dimensional measurement and surface modelling. This paper presents alternatives for reverse engineering of free-form parts using Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) surfaces. A two-step linear approach is employed for fitting NURBS curves and surfaces using the measured points. During the first step, the weights of the control points are identified from a homogeneous system using symmetric eigenvalue decomposition. The control points are further processed in a way similar to B-spline curve and surface fitting. Some examples are presented to illustrate both the steps of reverse engineering and the process of NURBS curve and surface fitting.     

An algorithm of NURBS surface fitting for reverse engineering

Reverse engineering is an approach for constructing a CAD model from a physical part through dimensional measurement and a surface model. Different from conventional methods, this paper develops a new algorithm by which a desired fitted surface is obtained with less computation. Let selected m×n measured points be control points to construct B-spline or NURBS surface, then modify this constructed surface by using all the measured points and least squares minimization. A new algorithm for parameterization for measured points is also presented in this paper. The effectiveness and efficiency of these proposed algorithms are demonstrated.     

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.     

逆向工程中自由曲面重构的算法探讨

介绍常用的自由曲面反求的几种算法和特点及归类 ,探讨目前曲面重构过程中的难点、热点问题。     

Direct integration of reverse engineering and rapid prototyping based on the properties of NURBS or B-spline

As product varieties increase and life cycles shorten, the need to reduce product development time becomes more critical to maintain competitiveness in the market. The reduction of the product development time, therefore, requires revolutionary improvements rather than gradual changes in technology. Based on a novel strategy the procedure for integration of reverse engineering and rapid prototyping was developed in this paper. Direct integration of reverse engineering and rapid prototyping is not a new issue and its importance has been demonstrated by many authors. However, all traditional algorithms for integration of RE and RP operate on scattered points directly such that some useful information for example curvature, normal and geometric shape, which are necessary for adaptive slicing in RP, cannot be obtained. To resolve the difficult dilemma a new algorithm is developed to build a bridge between scattered points and adaptive slicing.     

Robust segmentation of CMM data based on NURBS

Segmentation is a crucial step towards the interpretation of discrete three-dimensional measurement data. This paper presents a robust method for compound free-form surface segmentation and reconstruction. In the proposed method, a cloud of measurement data are collected through a coordinate measuring machine (CMM). The set of measurement data is then sliced along, at most, three orthogonal directions. On each slicing plane, measurement data is fitted by a 2D NURBS spline. Now, maximum curvature points on each NURBS spline can be calculated. These points represent the boundary of the digitised object. With the proposed method, three-dimensional segmentation is simplified to a two-dimensional problem. The effectiveness of the proposed segmentation method will be illustrated with examples of a hair drier and a telephone receiver.     

逆向工程在产品曲面重建中的应用研究

逆向工程(反求工程)是CAD/CAM领域的一个研究热点,特别在工业设计学科产品外形设计的领域中得到了广泛的应用.目前产品复杂曲面重建的方法通常采用分片的小曲面片来拼接形成整张曲面,这种方法无法提取曲面的特征.本文针对复杂曲面重建这一难点,着重分析比较了逆向工程中经典的曲面重建方式,并在此次基础上提出了以点云-曲线-曲面为步骤的CAD模型整体重建方案以完成整个模型的重建过程,并用鼠标的实例综合验证了这一方法在曲面重建应用中的可行性.     

基子曲面仿形测量的发动机气道逆向工程设计

介绍了仿形测量技术和复杂曲面重构技术，运用于发动机气道逆向工程设计实践中。发动机气道外形准确描述为后续CAM／CAE提供了必要基础和支撑，优化后CAD模型用于快速成型加工出样件。     

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。     

基于逆向工程的注塑模具快速设计

采用逆向工程技术可显著提高模具设计效率。在重构零件模型的过程中,先对零件的曲面特性进行分析,然后划分若干曲面片,对每一个曲面片分别进行重构,再进行重新组合,产生过渡曲面,从而完成整个曲面的重构。利用重构好的曲面模型,进行零件的CAD实体模型的造型。最后利用该CAD实体模型,设计出注塑模具。结果表明,重构模型的精度可以满足零件的注塑模具的设计要求。采用该方法,可以实现模具的快速设计,缩短新产品的开发设计周期。