基于提取特征的挖掘机斗齿的几何反求和模型重建

为了研制可以和现场机型斗齿座配套的挖掘机新型复合材料斗齿,首先需知斗齿结构的全部设计数据.斗齿是一种外形不规则、内腔有配合要求的形状复杂的功能零件,要获取其全部结构尺寸参数,使用一般的测量器具极其费时,测量精度也无法保证,尤其是对精度要求相对最高的斗齿内腔形状和销孔位置等部分参数更是难以检测.为此,采用实物反求工程的技术路线,研究了斗齿结构参数的获取方法.针对实测到的斗齿点云数据,提出以实体模型的建立为目的首先提取关键形状的特征线,再将提取结果用于三维模型的重建.介绍了借助Imageware软件完成特征线提取以及Pro/E软件创建实体模型的策略和步骤.按反求CAD模型生成的工程图样试制的斗齿,经过了现场试用,结果表明包括斗齿内腔表面和销孔位置等重要参数在内的尺寸和形状反求精度符合要求,说明了所采用的技术路线可行、有效.     

激光测量的自由曲面点云数据处理方法

介绍了基于VIVID910三维激光扫描仪在零部件上获取自由曲面点云数据的方法。针对点云数据中所存在的影响模型重构精度的各种因素,详细论述了无用杂点删除、多视点云对齐、数据点云合成、点云数据编辑、数据点云精简及数据点云平滑等预处理方法。实例表明,经过处理的点云数据有利于后续的曲线、曲面重构及模型重构。     

汽车发动机风扇叶片的逆向造型与分析

以汽车发动机风扇为研究对象,采用ATOS光学测量系统对风扇表面数字化得到其三角网格模型,利用三角网格数据预处理技术、过渡曲面特征提取方法、三维重构及实体造型原理对叶片进行逆向造型,并对重构的模型进行光顺性和精度校检。获得符合设计要求的叶片实体模型。     

基于二次误差测度的车身网格简化算法研究

在车身逆向设计中,点云数据预处理后形成的拓扑网格数据庞大,导入三维软件中进行处理时,对计算机显示、分析、存储、传输等造成很大负担。该文研究了车身曲面重构过程中基于二次误差测度的边折叠网格简化算法。该算法将点到相关平面距离的平方和作为误差测度,进行多次选择性边折叠,实现网格有效简化。采用VC＋＋6.0编程实现了该算法,实验表明,算法稳定可靠,效率较高,简化效果好。     

基于椭球约束的径向基函数隐式曲面重建

对三维点云进行隐式曲面重建是解决虚拟现实等方面所存在问题的关键.本文提出了一种基于椭球约束的径向基函数隐式曲面建模的算法,该方法在仅有点云信息的前提下仍能够非常精确地拟合点云数据.当点云稀疏时拟合后的模型可以非常好地保证模型的主要特征,但对于拟合大规模数据点集时,模型会出现冗余现象,保特征效果不理想且效率低下.需将点云进行适当分割,然后并行拟合被分割点云并将它们进行光滑拼接处理.实验效果表明该算法保特征效果非常好且效率明显提高.     

基于激光点云数据的叶片型面三维重构

在四坐标叶片型面检测基础上,提出基于激光点云数据的叶片型面三维重构方法。激光位移传感器对叶片型面进行多视角扫描采样,快速采集叶片型面海量点云数据。运用由点到线到面的数学建模原理,先基于端点一阶导矢连续法拟合出光顺NURBS曲线,再依据分片能量法构建辅助曲面拟合出光顺NURBS曲面,最后对分片NURBS曲面进行统一描述,构造出精确光滑的叶片型面,实现叶片型面的三维重构。实验结果表明：采用该方法实现对各类叶片复杂型面的三维重构,重构误差均<0.015 mm,能够满足精密零件的测量需求。     

CAx技术在人体股骨逆向工程中的应用

应用逆向工程原理,通过对活人股骨的CT图像数据进行选取和边界识别,建立不同扫描层的边界曲线并最终拟合成人体股骨曲面,在Pro/E软件中对曲面进行拟合及实体化处理得到三维实体模型并与假体进行装配,然后通过Pro/E与ANSYS的接口将数据导入ANSYS中作进一步分析.     

一种针对蜂窝芯外形曲面特征的测量方法

针对蜂窝芯外形曲面特征测量过程中出现的数据不完整、精度低等问题,提出一种基于三维光学扫描的测量方法。首先在蜂窝芯外形曲面紧密贴合覆盖层,以覆盖层外形特征代替蜂窝芯外形曲面特征,然后采用三维光学扫描技术采集覆盖层外形的点云数据。通过计算点云数据的法向矢量,并在矢量方向偏置覆盖层厚度,从而获得蜂窝芯曲面特征的轮廓数据,完成蜂窝芯外形曲面特征测量。通过对某型号蜂窝芯材料的测量,证明该方法的可行性和精确性,具有实际工程应用价值。     

基于逆向工程的零件反求设计与制造

反求设计与制造是逆向工程的重要组成部分,以PCP系列便携式光学三维扫描系统为基础,介绍逆向工程技术在零件反求设计与制造中的应用。利用三维数字化激光测量仪准确、快速地测量出工件的轮廓坐标,通过Winmoire扫描软件得到零件模型各个面的轮廓点云数据,再通过Cloudform拼接软件将各个面的轮廓点云数据合成为三维点云数据模型,最后通过Geomagic studio11建模软件进行曲面重构,并对重构的曲面进行分析和优化,最终生成STL数据,据此进行快速成形加工得到零件。     

点云数据的曲面重构新算法

针对采用视觉测量方式得到的点云数据特点,提出了基于动力学数值仿真的网格曲面逼近方法,依据曲面率变化特性,该方法可对点云数据进行自适应压缩,并能显著提高逼近网格的品质,从而实现了点云数据的精确曲面重构。实际的算例结果表明,该方法实用可靠。     

贵州少数民族文化遗产的逆向工程应用研究

以少数民族文化遗产的保护和开发方法研究为目的,从实物测量、三维CAD模型、曲面模型评价体系、CAD模型重建等方面详细阐述了逆向工程技术在文化遗产保护方面的应用.选用有代表性的贵州少数民族文物--布依族酒壶、水壶以及木制傩戏面具作为研究对象,采用Hiscanner 激光扫描测头对其进行数据采集,扫描得到的点云数据可刻录到光盘上作为文物数据永久保存;更进一步地,采用目前流行的逆向工程软件Geomagic studio对点云数据进行数据精简、数据滤波、数据修补、提取特征线等处理后得到NURBS曲面;为保证曲面模型重建的精度,在曲面重建模型后对其误差评价,通过控制误差的方式指导曲面模型重建,使重建的文物曲面模型能真实完整地反映原状;最后,在功能强大的三维造型软件Solidworks中导入重构的NURBS曲面进行曲面缝合、放样等,将其生成实体CAD模型,并对模型的局部特征进行适当的再设计以实现文物实体模型的优化.对该模型进行快速成型制造可得到文物复制品或成品模具,即实现逆向工程技术在文化遗产保护中的应用研究.逆向工程技术应用于少数民族文化遗产文物保护是一个全新的课题,该项技术的应用能进一步推动文化遗产保护措施的发展,也能为类似课题的研究提供借鉴.     

基于逆向工程的ATV造型创新设计

通过对ATV造型的概念设计,全尺寸油泥物理模型制作,使用三维扫描仪对模型进行数据采集,应用Imageware、Pro/Engineer软件实现数据的点云化、噪声处理、CAD模型重建的过程和方法.系统的介绍了逆向工程技术在产品造型设计中应用的一般程序、技巧以及其过程中创新设计方法.     

基于GA-BP神经网络的散乱点云孔洞自动修补

点云孔洞修补作为点云数据处理中的关键技术,直接影响点云的质量和完整性。利用遗传算法（genetic algorithm,GA）优化的BP（back propagation,反向传播）神经网络（简称GA-BP神经网络）是一种修补效果较好的散乱点云孔洞修补方法。但基于GA-BP神经网络的散乱点云孔洞传统修补方法的多个步骤需借助逆向软件通过人机交互的方式完成,导致修补过程繁琐且耗时较长。为此,提出了一种基于GA-BP神经网络的散乱点云孔洞自动修补方法。通过计算机编程将孔洞识别、孔洞区域插值和孔洞修补相结合,实现从残缺点云模型直接到完整点云模型的自动修补,无须进行复杂的人机交互和数据转换。实验结果表明,所提出的方法可有效避免因数据转换而造成的数据失真,减少了人机交互工作量,方便而高效地修补了散乱点云的孔洞,且得到的修补点云密度均匀,这对提高点云孔洞修补效率和质量具有重要意义。     

基于点云数据的曲面重构方法研究

点云数据的曲面重构是逆向工程的关键技术。本文在分析现有重构方法局限性的基础上,提出了一种以边界为中心的新方法。这种方法重构出的曲面间具有的内置连续性。     

基于三维数据扫描的传统硬木家具的现代设计方法

目的在实际研究项目中以仪器设备采集的点云数据为基础,进而在计算机软件系统中进行硬木家具的三维数字化修正和完整构建,探索广式硬木家具数字化的实际应用方法和前瞻思路。方法以手工制作和雕刻家具原型为起点,对家具实物进行三维点云数据扫描,然后在Alias中检测家具的NURBS曲面模型,对原始曲面数据进行数字化修复,再将构建好的家具局部模型三维数据进行CNC实物加工,以验证此研究成果的科学性。结论通过对广式硬木家具数字化构建方法的科学研究和实际验证,证明了此逻辑和操作方法的可行性,有效促进了广式硬木家具的制造方式进化,为硬木家具制造模式的转型升级,提供了科学的基础研究支持。     

基于实数编码遗传算法的二次曲面提取

在机械产品的逆向工程中,针对测量数据提取常用二次曲面是非常重要的。它不仅有助于理解设计意图、指导数据分割,而且可以提高重建模型的精度和速度。首次提出利用基于实数编码的遗传算法针对离散数据点进行二次曲面提取。通过数值实验结果及与其它算法的结果对比,证明了此算法的有效性、鲁棒性和精确性。为逆向工程中基于测量点的二次曲面提取提供了一种新的方法。     

Alpha-Shapes分段改进算法在三维模拟树枝体积扫描测量中的应用

针对树木与树枝分叉部分体积计算困难,三维扫描建模易产生黏连现象等问题,提出一种Alpha-Shapes分段改进算法.通过三维激光扫描技术获取三维模拟树枝的点云数据,利用Alpha-Shapes算法计算出三维模拟树枝的点云边缘轮廓并进行三维重建,利用分段算法对三维重建数据进行体积分割计算,通过点云最高层补偿以此保证分段算...     

逆向工程中的鞋楦模型重建与楦面展开

在分析我国制鞋工业现状和发展的基础上,运用逆向工程方法,通过获取鞋楦表面的点云数据和进行点云数据的预处理,建立了鞋楦表面的数字化模型。然后进行楦面展开,从网格划分方式和展开基点位置两方面进行了精度分析,获得了满意的展开样板。运用Imageware逆向工程软件实现了鞋楦模型重建,通过对UG软件的二次开发完成了楦面展开。     

三维数字重建在青铜器修复中的应用研究

如何利用数字化手段将文物碎片进行三维重建是当前考古学家和历史学家关注的问题。利用三维激光扫描仪获取了青铜器陶范残片的数据,利用人机交互的方式去除噪声点,利用变分法的隐式曲面建立点云数据的曲面,利用最邻近点法实现点云数据的转换,利用分形插值的方法进行三维曲面上的空洞修补,利用逆向工程和三维建模软件调整陶范模型的形状、纹饰、结构,对陶范进行反转法线处理,得到青铜器碎片。然后计算旋转轴,将青铜器碎片沿轴均匀排列,得到三维青铜器模型,并对缝隙进行修补。运用二维图像处理软件对需要进行纹理映射的纹饰进行修订,最后利用三维打印软件修复转换过程中的片面破损,并进行三维打印,得到真实的青铜器样本。从得到的青铜器来看,纹饰完整,器形规整,完全满足设计的要求。     

基于点云三维重构的配合面装配间隙分析方法研究

在大型航空复合材料零部件装配过程中难免出现装配对接间隙,由于间隙较小,当构件固定之后内部间隙不可达,难以测量。因此,为了克服这一难题,完成装配体小间隙的测量,本文提出了利用逆向重建和虚拟装配的方式进行装配间隙测量的方案。本文基于大型航空复合材料零部件测量的背景,结合双目视觉测量原理,采用视觉与激光相结合的测量方式,研究从点云获取至装配仿真模型的逆向重建技术,在CATIA的虚拟环境下完成装配间隙的测量。