基于CT/RE/CAD技术的人工活性骨数字化仿真设计

为了实现人工骨植入体内的有效活化,提出基于CT图像、RE(逆向工程)和CAD技术的人工骨三维活化结构数字化设计方法。首先对患者需要人工替代骨的部位健侧进行CT扫描,获得其二维断层扫描图像,利用图像处理技术及RE(逆向工程)技术实现个性化人工替代骨表面复杂曲面数字化三维模型重建,然后再结合三维CAD建模技术分别设计符合一定孔隙率的骨骼外形结构和内部结构,最后将骨骼外形复杂曲面数据与骨骼外形结构/内部结构合并、组装得到仿生的人工骨活化结构支架设计模型。     

逆向工程在口腔修复体中的应用

介绍了逆向工程技术在制作口腔修复体中的应用前景,采用三维层析测量机、激光线扫描测量仪分别测量了全口义齿石膏模型和无牙颌石膏模型,经过数据处理,建立了可用于快速制造和数控加工的三维实体CAD模型。分析了逆向工程技术目前在口腔修复体制造应用中存在的问题,探讨了未来的发展方向。     

个性化手机的逆向结构设计及其CAE分析

采用逆向工程技术理论对手机模型的电池后盖进行研究和分析,利用三维激光扫描仪对模型的几何特征进行数据扫描,并在Image ware软件中进行数据处理后导入UG软件实现模型重构,生成相应的零部件模型,同时对所生成的手机电池后盖模型运用ANSYS软件进行有限元分析,模拟了发生形变及其结构变形的过程.研究打破了传统的正向设计流程,提高了个性化手机的自动化设计程度,节省了成本.     

基于新月鱼尾推进理论的多连杆鱼骨仿生设计

基于新月鱼尾推进相关理论,设计了一种新型的符合身体/尾鳍推进模式的仿生多连杆鱼骨。通过对新月鱼尾推进相关理论的分析,确定了影响鱼体推进的主要设计参数,即躯椎摆角、尾椎摆角及尾鳍摆角。以金枪鱼中体型较小的鲣鱼作为仿生原型,通过逆向工程技术,对其体厚方向轮廓进行曲线拟合并得到其拟合函数。将拟合函数作为鱼骨结构设计边界条件,结合设计参数,通过逆运动学原理设计了躯椎、尾椎、尾鳍、躯椎驱动、尾椎驱动、尾鳍驱动6部分连杆系统。利用仿真软件ADAMS对该机构可行性进行仿真试验,并进行了实物样机试验。试验结果表明:该多连杆鱼骨结构可以实现仿生鱼推进。     

结构光三维视觉测量关键技术的研究

结构光作为一种主动式、非接触的三维视觉测量新技术,在逆向工程、质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。为提高结构光视觉测量的精度、自动化程度,在一些关键技术上提出了有效的方法;并设计了基于标志点的数据拼接技术和移动式结构光三维视觉测量系统,扩大了结构光系统的测量范围;最后介绍了测量点云数据后期处理方面的研究成果。     

水田叶轮仿生增力叶片

根据水牛蹄适于水田等松软地面行走的特性,运用逆向工程技术提取其低行走阻力的外形几何特征,设计了水田叶轮仿生叶片,并确定了水田叶轮仿生叶片的3个关键设计参数。运用试验优化技术得到了影响因素的主次排序和最优水平。试验室土槽对比试验结果表明,仿生叶片提高了叶轮轮叶的牵引和驱动性能,与目前常用的平板叶片相比,产生的最大推进力提高37.8%,轮叶效率极值提高38.3%。水田土壤田间试验结果表明,装配仿生叶片的叶轮在泥脚深度为300 mm的水田具有较好的适应性。     

基于气动肌肉的可穿戴式上肢外骨骼助力机器人动力学仿真

依据仿生设计原理,设计了一种基于气动肌肉的可穿戴式上肢外骨骼助力机器人,并进行了动力学仿真分析。参考人体肩关节、肘关节、腕关节的运动机理及特性参数,设计外骨骼的机械结构,运用Pro-e软件建立其三维装配体模型,将其导入ADAMS中进行动力学仿真。通过仿真分析得到大、小臂等的角速度和角加速度以及各个关节的力矩变化规律,验证了设计的合理性与正确性,为机器人智能控制提供了理论基础。     

基于PRO/E的逆向工程研究与实践

逆向工程,即对已有的零件或实物原型利用三维数字化测量设备准确,快速的测量出实物表面的三维坐标点,并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建实物CAD模型的过程.本文以Pro/ENGI-NEER WILDFIRE 4.0为平台,对基于Pro/E的逆向工程技术在创建鼠标实体模型中的应用进行了实验研究.     

逆向工程技术在汽车产品设计中的应用

逆向工程设计技术在汽车、动力机械等零部件设计中已经得到了广泛的应用.本文以某典型汽车零部件产品逆向重建的设计流程为例,介绍了逆向工程技术在产品设计过程中的应用,通过优化逆向工程方案设计,获得了令人满意的设计效果,为有效应用逆向工程技术提供理论依据,具有一定的现实意义和价值.     

仿蚱蜢跳跃机器人腿部结构设计与性能分析

以跳跃性能出色的蚱蜢为仿生原型,分析蚱蜢腿部的生理结构,建立仿蚱蜢后腿结构模型。根据蚱蜢的身体结构特点,以曲柄滑块机构模仿蚱蜢腿部肌腱,以弹簧模仿腿部关节的半月板结构并作为储能机构,仿生设计了一种具有高爆发和出色的跳跃性能的腿部弹跳机构模型。并从动力学和运动学两方面对该模型进行了分析,采用Matlab数值计算的方法证明了所设计模型的合理性。最后,将模型导入ADAMS中进行虚拟样机实验分析,所得结果显示模型在高爆发、跳跃性能等方面具有较好的优越性。     

仿齿冠压头破碎物料试验及模拟

模仿人类磨牙制作了仿齿冠压头,并对其进行了破碎率试验和有限元模拟分析。采用三维激光扫描仪获取齿冠点云,利用逆向工程技术设计制作仿齿冠压头。采用筛分称重法测定仿齿冠压头破碎率,使用非线性接触模型对仿齿冠压头破碎物料过程进行有限元模拟,并与圆柱、齿形压头进行对比。结果表明,仿齿冠压头破碎率高于其他压头,并且数据稳定可靠;仿齿冠压头对物料产生的破碎应力大,应力集中区域多,破碎效果优于其他压头。本文设计的仿齿冠压头提高了压头工作性能,为破碎机械压头的优化设计提供参考。     

虚拟仿生手联合仿真研究

根据目前康复医学工程对人们生活的重要意义,以智能假肢为研究对象,将 Adams 软件和 Matlab/ Simulink 相结合搭建仿生模型,采用模糊 PID 控制算法对仿生手模型进行分析,减少实际假肢物理样机设计过程中不必要的物资和时间耗费,提高设计效率。仿真实验表明,虚拟仿生手具有较好的跟踪能力,能够稳定的完成相应手势动作。     

基于线扫描的逆向工程对食醋瓶建模研究

介绍了逆向工程技术的概念、流程和研究现状;通过对一食醋瓶样品的数据采集、数据处理和实体化建模的逆向建模过程,阐述逆向工程技术在食品包装中的应用.研究表明采用逆向工程方法可以获得较高质量的食品包装样品模型,是一种对食品包装进行创新设计行之有效的方法.     

轿车风扇三坐标测量的技巧

三坐标测量是逆向工程的关键环节,测量数据点的精度与可用性直接影响建模的效果和效率．在分析轿车风扇结构特点、考虑计算机辅助反求设计对点的要求的基础上,介绍了轿车风扇从特征点位置设计、装夹定位到数据采集的三坐标测量全过程．     

Improving the design of reinforcing frames by simulating the arch and peltate venation structures

Based on the analyses on arch and peltate venation structures, the design of reinforcing frames was improved. First, distribution rules of the arch structure were summarized. According to the load condition and the structure of the frame, a mechanical model of arch structure was devel- oped, and two solutions for the model were analyzed and compared with each other. Through the a- nalysis, application rules of arch structure for improving the design were obtained. Then, distribu- tion rules of peltate venation structure were summarized. By using the same method, application rules of peltate venation structure for improving the design were also obtained. Finally, mechanical problem of the frame was described, and rib arrangement of the frame was redesigned. A parameter optimization for the widths of ribs in bionic arrangement was also carried out to accomplish the im- proving design. Comparison between bionic and conventional reinforcing frames shows that the weight is reduced by as much as 15.3%.     

基于逆向工程技术的不规则几何体体积测量方法研究

利用逆向工程技术（逆向工程软件与三维激光扫描设备相结合）对不规则的棱纹形几何结构体进行了三维激光扫描,得到了不规则体的三维点云数据.在此基础上,利用CATIA软件对该结构体进行了三维实体建模,并测得了棱纹形不规则实体的体积值.为了进一步验证该方法的可行性和测量精确度,利用相同的方法测量并得到了球缺体的体积.利用球缺体的体积计算公式计算出了球缺体的实际体积值,对比两次得到的体积值.结果表明,基于逆向工程技术的体积测量法的测量精度达到了96.92%.由此说明,该方法对不规则几何体的体积测量具有重要的实际应用价值,且测量精度较高.     

Preliminary studies on the basic factors of bionics

The bionic consciousness,idea,and practice opened a unique path for the progress of mankind,the development of the society,and the innovation of science and technology from the subconscious bionic activities of the ancient humans to the significant bionic designs in modern engineering.Nowadays,driven by the practical demand of human beings,bionics becomes an important factor for the sustainable development of technology.A lot of new and outstanding innovations have been produced through the effective interactions between bionics,technology,and demand.The stronger the interactions,the greater the innovation success would be.In this article,the basic factors such as the connotation,characteristics,and interactions of bionic demands,bionic models,bionic simulations,and bionic products were explained,which are the indispensable basic knowledge for improving the ability of innovation especially for the original one,realizing the design and innovation of new technology and manufacturing for better bionic products.     

基于Imageware的鼠标复杂曲面反求设计

利用逆向软件Imageware对鼠标点云数据进行处理,划分特征线网格和曲面重构,然后利用三维软件UG NX进行鼠标复杂曲面的三维造型设计.讨论曲面反求设计主要涉及的技术问题,以及利用逆向工程技术检测曲面拟合精度的方法.     

鸮翼前缘非光滑形态消声降噪机理

长耳鸮扑翼噪声测量试验表明,其翼前缘圆弧齿状非光滑形态对其飞行降噪影响显著。应用逆向重构技术,对长耳鸮翼前缘非光滑形态特征几何信息进行量化,并建立仿生类比模型。采用计算气动声学方法,对仿生前缘非光滑模型的降噪特性进行了数值模拟,并通过分析仿生非光滑形态对模型表面流场的影响,对仿生非光滑形态气流噪声控制机理进行了研究。结果表明,仿生非光滑模型与光滑模型相比,可降低气流噪声5～10 dB,且具备一定的增升作用;仿生前缘非光滑形态具有整流及控制气流分离的特性,可减少由于翼表面气流压力脉动及涡流脱离引发的气流噪声。