矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

基于便携式三维柔性测量臂的汽车曲轴的逆向反求

通过分析汽车曲轴三维模型重构的逆向反求技术,介绍了三雏柔性测量臂的结构和工作原理以及曲轴表面数据的采集方法,应用Imageware软件对测量数据点云进行了处理,并实现在Pro/E软件中曲轴三维实体建模,大大缩短了曲轴的设计时间.     

基于实物的离心泵叶轮反求技术建模

根据反求工程的实施过程,得到基于实物的叶轮反求建模的思路是将点云拟合成曲线再形成体,采用B样条插值实现了叶片表面点云的拟合,给出基于B样条插值的叶轮反求建模算法,进而利用API函数在SolidWorks里实现了三维叶片体及叶轮实体.     

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.     

航空发动机压气机叶片的逆向建模及应用

为得到高质量的航空发动机压气机叶片型面,采用三维扫描仪准确测量获取叶片点云数据,将点云数据去噪和精简处理后等距提取叶型截面点云并存储为二维数据。利用Matlab软件对叶型截面二维点云数据采用三次B样条曲线整体逼近拟合的方法形成叶身截面曲线,并在SolidWorks软件中放样生成叶身型面。逆向建模后的叶片可借助UG二次开发生成磨削抛光路径轨迹线,成功实现了叶片模型的应用。结果表明逆向建模成型后的叶片精确性高,光顺性好并且对解决实际的工程问题提供帮助。     

基于反求工程的车身覆盖件的开发技术研究

通过对汽车车身覆盖件的逆向设计及数控加工,详细阐述了反求过程中数据测量、曲线曲面重构及反求模型的数控加工,介绍了一种将逆向设计与数控雕铣机直接对接的加工方法.结果表明这一方法为新车型的开发提供了方便、快捷的途径,对提高国内汽车生产厂家开发新车型提供了依据.     

基于Imageware的曲面重构研究

点云数据处理、曲面质量评价、特征提取与曲面建模是逆向CAD模型重构中的几个关键环节,简要介绍逆向工程的概念、特点、工作流程,以及利用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理的原理和方法,详细地阐述了如何由大量数据点进行曲线、曲面反求的曲面逆向设计方法,完成了头盔曲面的三维几何模型逆向设计,并论证了该方法的可行性,这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高了产品的设计效率。     

基于图形的点云数据拼接方式研究与应用

反求设计是再现实物模型原型的数字化设计过程.在反求设计中,由于实物模型的点云数据往往不能一次测量完成,多次测量的点云数据需要通过数据拼接来达到数据统一,坐标一致.数据拼接的精度关系到测量的点云数据的精度,从而最终影响反求的三维模型的准确性.通过对点云数据拼接方法研究,结合正向设计中的几何约束对齐方式,采用基于几何图形的数据拼接方式,通过几何图形的完全对齐,实现多次测量的点云数据精确拼接,实践证明该方法在保证点云拼接精度上是切实可行的.     

一种光学三维型面测量中的阴影去除方法

三维测量获得的点云数据一般须进行去噪处理以保证重构曲面的精度,光学三维测量中这些噪点主要是由阴影形成的,因此阴影去除的效果直接影响到反求工程的效率和精度.采用基于Gray-code投影的方法实现三维面型测量,根据Gray-code唯一、有序的特点,在测量过程中进行阴影处理,可以有效地去除阴影,从而去除测量结果中的噪点.该方法可以避免噪声,保证点云数据的准确性,为后续的曲面重构提供便利,在反求工程中具有重要的实用价值.     

牙颌模型的三维激光测量及模型重建

牙颌模型的数据测量是进行口腔修复CAD/CAM的基础。本文采用自制三维激光测量仪对牙颌表面数据进行三维测量,获得了单颗后磨牙缺失的牙颌模型多片三维点云数据。将各片数据在反求软件Surfacer平台上通过三点定位法进行数据拼合,准确地表示出缺失牙上下颌的咬合关系,重建牙颌的实体模型。     

基于中弧线的空心涡轮叶片壁厚计算方法研究

针对高精度复杂空心涡轮叶片壁厚测量问题,提出了一种基于中弧线的壁厚计算方法。通过对空心叶片CT切片数据的处理,建立了相应的点云数据测量模型,并与叶片CAD模型进行配准,实现了各截面数据点的提取与拟合,从而计算出了中弧线;在此基础上,运用UG二次开发平台求出了叶片各点的壁厚。实测结果表明:通过该方法能够精确计算复杂空心涡轮叶片的壁厚,提高空心叶片壁厚精度及其可靠性。     

基于Pro/E的发动机叶片造型及原型制作研究

叶片是航空发动机的重要部件之一,其型面复杂、质量要求高。以生产发动机叶片用的立体结构点坐标数据和二维工程图,使用Pro/E三维设计软件的曲线曲面构建功能,设计出造型发动机叶片模型;并使用Pro/E进行模具设计,最后使用快速原型机制作出其快速原型件。其流程为:创建叶片的三维实体—利用实体创建模具型腔—使用快速原型机制作出快速原型件。     

水平轴风力机叶片表面积灰厚度对三维气动特性影响的数值模拟

采用数值模拟方法分析了叶片表面积灰厚度对风力机三维气动特性的影响。首先,采用CFD软件包FINETM-TURBO建立风力机的三维模型,模拟叶片表面光滑的情况下风力机的三维气动特性,并与文献实验数据进行比较,验证了该模型的有效性。然后模拟了积灰厚度变化对风力机三维气动特性的影响,得到了不同积灰厚度下叶片的压力分布、速度分布的变化。结果表明,叶片表面积灰厚度对风力机叶片气动特性有较大影响:随着积灰厚度的增加,叶片两侧大部分区域风速减小,气流运动无规律性增强,压力面与吸力面压差减小,风力机效率降低。     

复杂背景下三维弯曲表面红外测温修正

航空发动机涡轮叶片的断裂脱落与叶片温度密切相关,准确测量涡轮叶片温度对航空发动机的安全运行具有重要意义。针对涡轮叶片材料发射率不均匀、周围高温物体反射严重以及探测角度变化等因素导致传统红外辐射测温方法精度难以保证的问题,基于辐射传输理论与红外热成像测温原理,分析了对红外测温结果影响的主要因素,提出了复杂背景下三维弯曲表面红外辐射测温的修正模型。通过设计实验测量获得弯曲表面的发射率、双向反射分布函数、角系数等重要参数,根据提出的温度修正模型,得到弯曲表面红外修正温度。通过与典型位置上热电偶的测温结果对比,测温误差由修正前的4%左右下降到1%以内,证明了所提的修正模型具有较高的精度和适应性,可为涡轮叶片气动传热试验技术的提升和航空发动机等重大装备的研制提供支撑。     

快速成型技术三维激光扫描测量方法的研究

为适应新时代对现今产品少量多样化的需求 ,如何运用新的测量技术 ,快速将产品的3- D外形数字化 ,建立成 3- D CAD图档 ,便成为逆向工程关键的技术之一。本文利用非接触式3- D测量探头 ,采用线激光及双 CCD采集技术 ,建立一套逆向工程测量系统 ,快速将样品的3- D外形数字化 ,并利用边缘检测、滤波技术和曲线、曲面处理建模重构技术 ,建立 3- D曲面模型 ,缩短了产品的设计时间。     

废气涡轮增压器叶片模态特性的探究

针对增压器常发生的由于叶片振动产生的叶片损坏现象,利用三维CAD建模软件对废气涡轮增压器涡轮叶片及压气机叶片进行建模,并采用有限元分析软件对其分别进行振型模态分析,找出发生共振的频率,为叶片的优化设计提供了理论依据。     

大型电站子午加速轴流通风机逆向工程设计

本文研究对象是某大型火电站国外进口的子午加速轴流引风机。首先应用光学j维扫描仪测量系统对叶片严重磨损的轴流通风机叶轮进行了扫描测绘;然后采用逆向工程方法,建立了原型（磨损）轴流通风机叶片的三维曲面模型;依据曲面模型及叶片实际的磨损情况,提取和推断出叶片的原始设计思想和参数,并对叶片叶型进行了重新设计,建立了风机叶轮的完整三维实体模型;最后,对重新造型的轴流通风机的内部流场进行数值模拟,预测通风机的气动性能并得到了轴流通风机的性能曲线。计算结果表明,在较宽的流量范围内,轴流通风机内的流动稳定,效率较高,气动性能完全达到设计要求。     

A practical sampling method for profile measurement of complex blades

Blade is one of the most important parts in turbine machinery. The complex geometry of blades not only makes them difficult to fabricate, but also leads them difficult to inspect. Typically, the surface of blades is measured by using coordinate measuring machine (CMM). Since the measurement time and cost increase proportionally as the increase of measurement points, it is essential to sample measurement points which can represent entire blade with sufficient confidence and accuracy. In order to achieve a certain allowable deviation with a suitable set of points, a practical sampling method for surface measurement of blades was studied. Firstly, the leading edge curve and trailing edge curve were supposed to represent the twisted and bend information of blades. A sampling method based on maximum chordal deviation for leading edge curve and trailing edge curve was researched. Further, a fusion approach for sampling points on both edge curves, which determine the cross-sections, was proposed. Secondly, the inspection points sampling method for sectional curves were investigated. Finally, two simulation and one experimental examples were used to demonstrate the sampling methodology. The results indicated that the approach of this study can ensure the measurement precision at high curvature potion by measuring a small number of points.     

基于UG的逆向CAD的应用

逆向工程技术是进行产品设计、产品快速开发和创新的先进制造技术,它可以实现很多传统设计不能完成的复杂曲面CAD三维建模任务.在研究点云数据处理、特征分类和识别、曲线和曲面重构等逆向工程的关键技术的基础上,基于UG二次开发实现对点云数据特征的提取功能.     

大型风力发电机叶片在三维旋转状态下的气动特性分析

为了更准确地研究风力发电机在三维旋转状态下的动态失速特性,分析其气动性能,建立风力机叶片和轮毂的三维气动模型,采用计算流体力学方法,对叶片在三维旋转状态下的气动特性进行了模拟,得到叶片周围流场分布状况。分析结果表明相对于无旋转状态,三维旋转状态下,叶片表面气流有沿叶展方向的运动,改变了叶片表面压力分布,致使气流流动分离延迟,导致叶片出现失速延迟的现象,提高了叶片从风中获得能量的能力。