反求工程中基于图像的汽车零部件曲面的重建

从明暗恢复形状是计算机视觉中的一个重要的研究课题,其目的是利用单幅图像中明暗变化等信息来恢复其表面形状.本文提出的是一种基于汽车零部件曲面图像的三维数据模型重建方法,根据从明暗恢复形状原理实现汽车零部件灰度图像的深度信息提取,通过可视化编程实现建模过程.     

反求工程中复杂曲面重构算法研究与实现

针对复杂曲面的精密制造与检测，提出了一种有效实用的曲面重构算法。系统地论述了该方法重构复杂曲面的实现全过程。实例表明，该方法具有采样效率高、重构曲面精度高、曲面光顺等特点。     

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。     

基于细分曲面的反求工程CAD系统设计

通过对细分曲面的两种基本细分模式的研究,设计了一个基于细分的反求工程CAD系统。这个系统可以将物体的三维离散数据进行简化,然后根据不同的细分方法,反求出物体的CAD模型,而且这个系统可以对模型进行旋转、平移、缩放、局部放大、整屏显示全图等操作。     

反求工程中复杂曲面数字化重构关键技术的研究

针对汽车覆盖件实物模型实施反求工程来构建其CAD数字化模型,在反求工程的一些关键技术,如实物模型表面数字化技术、数据点云分割技术、三维曲面拟合技术及曲面光顺技术等方面,提出一些创新性的研究观点和具体实现方法。     

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。     

反求工程中实物测量数据补缺及重构技术

复杂曲面反求工程建模是目前 CAD领域的热门研究课题之一 ,通用 CAD/ CAM软件还不能很好地解决这个问题。尤其是一些带凹边、孔或槽等特征的复杂自由曲面零件的 NURBS曲面重构 ,在实际 CAD建模过程中更是耗时、费力。本文针对这类反求工程 CAD建模问题。提出了对实物零件进行人工局部补缺和通过专门软件对数字模型进行补缺的复合数据预处理方法 ;基于三角曲面模型 ,研究了复杂曲面零件的分区 NURBS曲面重构。利用反求工程软件 RE- SOFT,解决了有关零件的反求工程 CAD建模 ,大大缩短了实物样件的反求设计和建模时间 ,提高了复杂曲面产品的设计效率     

自由曲面反求工程关键技术

介绍了反求工程的关键技术及研究方法,总结了反求工程中的数据处理方法及三维CAD模型的建模过程。论述了真实产品零件转变成工程概念模型,以及实现再设计的全过程。     

基于从明暗恢复形状的雕塑曲面三维形状重构

在从明暗恢复形状问题(由物体二维灰度图象提取其表面高度值的问题)的基本原理和数学模型的基础上,提出了一种求解该问题的算法,利用变分原理和有限差分方法得到了算法的迭代方程。这里将该算法应用于雕塑曲面的三维形状重构,通过对人工合成图象的计算及数控加工实验证明了该算法具有一定的实用价值。     

基于NURBS造型的复杂曲面零件反求工程研究

讨论反求工程技术的实现过程 ,阐述数据处理、曲面和模型重构以及利用CAM数控加工出样件的整个过程 ,特别提出点云数据网格化方法以及通过调用OpenGL库函数来进行NURBS曲面重构并生成效果逼真的三维模型的实现方法。     

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。     

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。     

RECONSTRUCTION OF WELD POOL SURFACE BASED ON SHAPE FROM SHADING

A valid image-processing algorithm of weld pool surface reconstruction according to an input image of weld pool based on shape from shading (SFS) in computer vision is presented. The weld pool surface information is related to the backside weld width, which is crucial to the quality of weld joint. The image of weld pool is recorded with an optical sensing method. Firstly, the reflectance map model, which specifies the imaging process, is estimated. Then, the algorithm of weld pool surface reconstruction based on SFS is implemented by iteration scheme and speeded by hierarchical structure. The results indicate the accuracy and effectiveness of the approach.     

DELAUNAY-BASED SURFACE RECONSTRUCTION ALGORITHM IN REVERSE ENGINEERING

Triangulation of scattered points is the first important section during reverse engineering. New concepts of dynamic circle and closed point are put forward based on current basic method. These new concepts can narrow the extent which triangulation process should seek through and optimize the triangles during producing them. Updating the searching edges dynamically controls progress of triangulation. Intersection judgment between new triangle and produced triangles is changed into intersection judgment between new triangle and searching edges. Examples illustrate superiorities of this new algorithm     

基于单次成像的三维形貌拼接技术

针对大型物体的三维形貌测量,研究基于辅助靶标的三维形貌拼接技术,并在此基础上提出单摄像机单次成像求解转换矩阵的方法.该方法通过单摄像机单次成像,结合控制点的边长约束,求解出全局坐标系同局部测量坐标系的转换关系,进而将局部测量数据统一到全局坐标系下,实现拼接.此方法避免采用单摄像机多摄站测量时带来的繁琐操作以及产生的相关问题,大大提高拼接的速度,并且可以保证较高的精度.     

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。     

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.     

基于逆向工程的医学器官有限元建模方法

为了提高医学器官有限元模型的建模速度和精度,采用逆向工程的思想方法,利用Medical image processing platform(MIPP)软件自动建立了人头部的有限元分析模型。用户可以通过MIPP进行二维图片的重构和三维显示, 然后应用ANSYS参数化设计语言导出一个有限元分析模型。结果表明新的建模方法比传统的建模方法速度更快, 精度更高,为生物力学分析和医学假肢制造提供了一个更加有效和实用的方法。