典型逆向工程CAD建模系统的比较

点云处理、特征提取与曲面建模、逆向曲面质量评价及对下游工程的影响分析是逆向CAD模型重构中的几个关键环节。目前典型的商用逆向CAD建模系统可以分为专用逆向软件和提供逆向处理模块的正向软件两类，两者在模型重构上有着各自的特点。以这两类软件的典型代表lmageware和Pro／Scantools为对象，针对逆向CAD模型重构的关键环节，对两者的特点进行了较详尽的比较和评述，并在此基础上进行了总结。     

基于逆向工程的CAD模型重构

CAD模型重构采用逆向参数化建模方法为产品后续分析、制造提供了数学模型,成为了设计新理念,因而被广泛应用。以花瓣、蝎子为例,讲述了UG、Imageware和Geomagic Studio三个逆向设计软件重构的过程。分析了三者的设计思路和应用特点,总结了各自优势及差异性,对构建参数化模型过程中的关键技术进行了分析,提供了一定的参考价值。     

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。     

基于设计知识重用的逆向产品创新

逆向建模技术在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过功能分析与形态分析相结合,获取逆向建模所需知识,然后以逆向建模方法创建基于功能-形态-参数的新产品模型,实现了基于设计知识重用的逆向产品创新设计。以Geomagic Studio逆向建模软件和Solid Works软件为平台,通过对手臂夹板进行基于设计知识重用的逆向产品创新,验证了该方法的优势,为产品的逆向创新提供了一种有效的设计方法。     

基于逆向建模元素的个体化医疗器械设计

逆向工程中的参数化建模方法是逆向建模研究的重要方向之一。通过对目前广泛应用的逆向参数化建模方法进行分析,提出了基于逆向建模元素的产品模型设计,将功能分析和形态分析相结合,用于提取建模元素,建立基于功能-形态-参数模型的建模方法,并详细介绍了这种建模方法的优势及其一般流程。同时以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过典型医疗器械实例的参数化建模验证了该建模方法的优势,为个体化医疗器械逆向建模提供了一种更加有效的建模方法。     

易拉罐印刷机用滚筒的逆向建模研究

为了缩短易拉罐印刷机用滚筒的再设计周期,降低企业设计成本,现针对易拉罐印刷机用滚筒提出了一种基于光笔便携式三坐标测量机接触式数据采集和三维建模软件UG的逆向建模方法.详细介绍了滚筒的数据采集、逆向建模、精度分析等过程,以滚筒三维CAD模型作为标准,对采集的数据进行不确定度来源分析和评定,并使用Geomagic Quality软件对滚筒进行精度分析,结果发现逆向完成的滚筒重构模型和检测出来的数据在允许范围内,验证了滚筒逆向建模方法的可行性,为类似大尺寸产品的逆向建模提供了参考.     

复杂曲面类模型的逆向建模技术的研究

为了缩短零件的开发周期,用逆向工程建模和创新已经成为一种越来越受欢迎的方法。逆向工程在没有零件CAD文件的情况下,能够迅速重新构建现有经典的设计并开发新设计。以游戏手柄为例,从原始点云数据采集、点云数据的编辑、逆向建模(CAD模型的重构)以及产品CAD模型的质量分析四个方面介绍复杂曲面类模型的逆向建模过程。     

基于特征分解的逆向建模技术研究

将组件分析的思想融入已有的建模方法,提出一种基于特征分解的逆向建模方法。将模型分解为规则特征和不规则特征,建立特征的组件关系,并以Geomagic Design Direct软件为平台,结合其特征提取功能拟合特征的实体,通过布尔运算建立完整的实体模型。运用特征分解的思路可建立包含原始设计意图的参数化计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)模型,且建模过程清晰、高效。基于特征分解的逆向建模技术为产品的快速建模和创新设计提供了一种系统的方法。     

批量复杂结构毛坯的快速逆向建模技术研究

工程实践中常常需要对结构上相同、几何上彼此有一定偏差的批量复杂结构毛坯逐件进行CAD模型逆向重建,这样重复的操作会浪费大量的人力,制约生产周期。针对此类问题,提出了一种基于结构特征模板和逆向设计表的快速逆向建模方法。该方法首先根据毛坯结构的特点制定结构特征模板、创建基于开放式知识表示的逆向设计表,然后通过读取模板中的元素和设计表中的操作步骤信息自动地依次进行点云测量数据的自动分割、不同曲面类型的逆向重建、各重建曲面特征之间后处理等操作。在算法和理论研究的基础上开发了相关程序,实例验证表明,该方法达到了快速逆向建模的目的。     

CAD环境下机械设计建模及应用

通过分析常见的CAD技术建模方法,阐述了CAD技术模型构建的具体过程,从特征创建中的要点,添加约束的技巧,参数化设计中的注意事项等方面提出了建模中的注意事项。     

正逆向设计在电动汽车外观曲面造型中的应用研究

在产品的设计过程中,正向设计和逆向设计的方法在建模领域各有其特点。面对已有模型复杂的轮廓曲线及外形曲面,为了提高建模效率,根据正逆向设计的特点,吸取了正向设计和逆向设计的双重优势,提出了基于Artec Studio、Geomagic Studio和CATIA软件相结合的正逆向混合设计建模方法。此方法探索了零件的建模新途径,极大地提高模型数据的处理精度和准确性,减小了与实际物体的尺寸误差,保证了模型的精确度,为正向设计提供了前提基础。对扩展到其他工程领域具有现实意义。     

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。     

机械零件重构模型质量评价体系研究

基于正逆向混合建模方案完成零件逆向建模的基础,建立了评价重构的CAD模型的质量体系,包括精度评价与曲面光顺分析两个方面.给出了精度评价指标和误差控制策略,对于应用FAROLDI三维激光扫描测量系统的逆向建模过程中,各环节的误差来源进行了具体分析,提出了具体的控制误差的技术手段,最终确定了计算逆向建模整个过程的总误差的数学模型.给出曲面光顺的准则,分析了曲面光顺分析的常用方法,并通过具体实例进行了应用.     

基于形态分析法的逆向参数化建模

近年来,随着逆向工程的发展,逆向参数化建模在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过对形态分析法进行分析、改进,以实现与逆向参数化建模相结合,提出基于形态分析法的逆向参数化建模方法,并详细介绍了这种逆向参数化建模方法的优势及其一般流程。以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过对电热水器控制板进行基于形态分析的逆向参数化建模及误差分析,验证了该建模方法的优势,为产品的逆向创新设计提供了一种有效的建模方法。     

基于逆向工程的人体胃三维重建

采用逆向工程方法,基于CT断层扫描图像,对人体胃进行了逆向设计。针对人体胃的几何结构复杂、形态不规则且处于人体腹腔内,采取从CT断层扫描图像数据中提取胃模型的原始数据的方法,既解决了胃组织几何信息测量的困难,又获得高精度的人体胃几何数据,逆向过程中利用了Im-ageware软件强大的逆向技术将点云数据拟合成曲面,保证了建模精度。在三维设计软件中进行实体化,获得较理想三维实体模型。分析了影响建模速度的因素,并提出了解决方法。研究结果表明该方法可用于具有复杂实物模型的逆向设计且不损坏实物模型。     

面向参数化设计的结构类产品正逆向混合建模方法

根据参数化设计的特点,对结构类产品的正逆向混合建模方法进行了研究。以减速箱模型重建为例,使用Geomagic Studio软件将模型表面的离散型数据转化为参数化曲面,并利用参数转换功能将曲面导入SolidWorks软件,将逆向所得曲面与正向建模方法结合,获取减速箱的计算机辅助设计(CAD)模型。应用正逆向混合建模方法可以获得切合原始设计意图、具有参数化修改能力的产品CAD模型,进而支持产品的创新设计。     

注塑机螺杆的逆向重构技术研究

针对注塑机螺杆结构复杂、形状精度要求高、优化设计周期长等问题,运用逆向建模方法,利用Win3D型三维扫描仪及Geomagic Wrap软件采集该注塑机螺杆的点云数据,将其封装为曲面,导入逆向建模软件Geomagic Design X中,高精度创建其三维数字化模型,为注塑机螺杆的优化设计提供高精度模型。经误差分析软件Geomagic Control的检测,注塑机螺杆的逆向模型误差不超过0.02 mm,满足工业设计要求。     

基于逆向工程的汽车前围板曲面重构

介绍了汽车前围板零件的逆向设计流程,重点分析了该零件的点云数据测量方法及CAD模型曲面重构,总结了逆向建模过程中的一些常见问题。通过RE技术实现了前围板曲面的快速建模,显著地提高了产品研发效率。     

三维机加工序模型辅助生成技术

为达到以三维工序模型作为机加工艺信息载体的目的,研究了三维机加工序模型的辅助生成方法。分析了工序模型生成的Petri网模型,划分了三维工序模型生成的阶段过程。面向机加工艺知识建立了工艺本体,面向三维建模知识建立了建模本体,并在两者之间构建了映射转换关系。提出了工序模型的正向生成方法和逆向生成方法。在正向生成方法中研究了面向2.5维和超2.5维加工特征的加工余量生成方法,在逆向生成法中分析了其应用方法和约束条件,从而辅助工艺员面向机加工艺知识创建三维工序模型。     

人体下肢动作仿真综述

对国内外人体下肢运动建模仿真的研究情况进行了综述。人体下肢的数学模型主要分为运动学模型和动力学模型,人体下肢的运动仿真方法分为正向动力学和逆向动力学两种,现对其发展历程和研究进展进行了详细介绍,最后对人体下肢运动建模仿真的发展进行了讨论。