面向自由曲面的反求工程研究综述

反求工程是实现自由曲面零件数字化仿制和改进的一项重要技术,其内容涉及自由曲面的测量、曲面重建、数控加工和精度检测等方面.从自由曲面测量规划、测点数据曲面重建、测量加工一体化技术等方面综述了面向自由曲面的反求工程研究现状.其中,自由曲面的测量规划主要分析了曲面（包括已知曲面和未知曲面）测点的自适应布置、测量路径的优化研究当前存在的问题,提出了相应的改进方法,而曲面的重建则主要从复杂曲面的分区域测量建模和测量数据的直接加工方面作了研究.另外,为了实现对自由曲面反求工程所涉及的各项技术的集成,还专门对自由曲面测量重建加工一体化技术的发展情况作了介绍,最后分析了该项技术的发展趋势和下一步研究的重点.     

关于自由曲面重建的一个新方法

现有自由曲面的重建与仿形制造是反求工程中的关键技术之一。本文根据模糊推理技术，提出了一种自由曲面的建模方法，并对其数控加工的插补算法进行了研究。该方法为解决自由曲面的仿形加工提供了一种新的途径。     

自由曲画加工前的数据处理

自由曲面加工数据是由离散网络点给出的,例如水轮机叶型面的离散点是由实验得到的,用圆柱座标f(R,φ,Z)给出,如图1所示。因为在加工图纸上给出离散点的数量有限,且是座标值,用数控机床加工时不能满足切削宽度及在同一切削路径上脉冲分配的需要,所以在加工前要进行数据处理。本文讨论用三座标(φ,Z,R)两联动     

线性微分方程组的微分算子级数解法

用生分算子级数法求解自由项为ｆｉ（ｔ）∈ｅ＾λｔｐｍ（ｔ）的线性微分方程组。首先介绍解法的理论根据，然后举例。这个方法的特点：１．用逆算子的部分分式直接求齐次方程组的通解；２．当自由项ｆｉ（ｔ）∈ｅ＾λｐｍ（ｔ）时，就用逆算子的性质或微分算子级数法求方程组的特解。     

基于光顺法及Pro／E的共轭凸轮的反求设计

为解决工程应用中直接根据测量数据对凸轮进行加工生产所产生的误差,提出一种在曲线光顺基础上利用三维制图软件Pro/E协助实现反求共轭凸轮的设计方法.该方法首先利用Pro/E的曲率分析功能,去除点集中的坏点,再基于最小二乘法原理对共轭凸轮的主凸轮廓线进行多项式拟合,最后利用Pro/E运动仿真模块中的轨迹生成功能,自动生成副凸轮廓线,可避免由数值计算而产生的误差.     

由齿顶离散点反求非圆齿轮节曲线的设计方法

根据齿轮的齿顶曲线与节曲线的关系以及反求工程原理,提出了一种基于齿顶离散点设计非圆齿轮副的数值计算方法.通过测量所得非圆齿轮齿顶点的坐标,利用MATLAB与Pro/E软件中数值计算与曲线分析的功能,确定非固齿轮节曲线数据,由共轭原理求解出相啮合的从动齿轮节曲线数据.该方法设计加工出的非圆齿轮副已成功应用于实践,确保了该方法的可行性.     

基于加工文件的复杂曲面反求研究

提出了一种基于数控加工文件代码进行曲面反求的方法.利用数控程序提取机床刀具运动轨迹的三坐标数值,对三坐标数值进行数据处理;建立了刀具运动轨迹的点云文件,通过点云数据文件求取刀具中心的轨迹曲面;根据使用刀具的半径,偏置刀具包络面获得工件型面.采用计算机辅助设计技术,同时结合计算机编程进行加工代码处理,最终实现了在一定精度...     

工程曲线的数字化及数据拟合

工程设计中大量的设计资料是以曲线形式存在的,溶解度曲线是典型的工程曲线,具有工程曲线的特征。以溶解度曲线为例,提出曲线的数据点采样、数据提取以及数据点的排序与存储方法,并在数据提取过程中实现曲线的识别。同时利用Cardinal样条曲线对曲线上的采样点数据进行拟合,进一步通过抛物线插值法完成工程曲线的数字化。     

基于边特征的点云数据区域分割

为了提高反求工程建模的效率,提出了一种基于空间栅格的区域分割方法.该方法采用二次抛物面模型计算散乱数据点的曲率,利用空间栅格结构建立散乱点的拓扑关系,根据栅格中数据点与栅格中心点的相对位置计算栅格曲率以及相邻栅格间的曲率差值,由曲率差函数判别并抽取边特征栅格.通过特征栅格的空间位置与曲面栅格的连通性实现了空间散乱数据的区域分割. 工程应用实例表明: 该方法能够直接处理点云数据而无需构建三角网格,具有运算简单,稳定性高等特点.可有效解决具有曲率突变性的点云数据的区域分割及特征提取问题.     

反求工程自由曲面测量规划及重建技术的研究

反求工程中曲面的测量应遵循采样点密度随曲面曲率变化而疏密不断变化原则,并应根据离散采样点的分布确定自由曲面的重建工作。基于曲面Z向细化分层的测量技术和NURBS曲面方程拟合重建,能有效获取原曲面特征的最少测量点,并进行曲线数学重建,最终获得准确反映表面特征的NURBS曲面方程。     

基于网格的并行数据挖掘算法的实现

随着信息技术的发展,大量的数据不断被收集和存储,对数据的挖掘规模越来越大,传统的数据挖掘已经无法解决海量数据挖掘问题。网格技术的发展,使得广域分布的海量数据的挖掘问题得到解决。文章根据现实中海量数据挖掘的需求和网格的本质,把并行关联规则挖掘算法应用于网格数据挖掘中,并建立了一个并行数据挖掘模型,验证了并行数据挖掘系统在网格环境的可行性与合理性。     

基于网络的CAD系统图档管理研究

为了解决传统图档管理方法中存在的数据一致性不高、文件复制量大和中间版本不易维护等问题,构建了面向对象的图档数据存储结构．以图档级为对象管理图档数据的存储和查询,解决异构CAD平台生成的图档不兼容问题;阐述了多版本图档管理模式,该模式能清楚记载版本演变历程,准确实现多版本的回溯;提出了基于事务语义的图档数据并发控制策略．实例证明该方法使CAD技术与CSCW技术充分结合,提高了协同设计过程中图档数据的准确性和一致性．     

模具CAD/CAE/CAM技术教学改革

在课程内容体系、教学方法和考核方式进行了教学改革与实践,围绕应用型本科人才的培养目标,强化课程教学内容中案例教学和实践教学训练的比重,构建课程内容的多层次教学,建立课程网络辅助教学和多元化综合考核方式。经过教学改革和实践,取得了良好的教学效果。     

An Inspection Information Integration System of CAD and CMM

Manual definition of inspection feature in Coordinate Measuring Machines (CMM) is time-consuming and error- potential.Since CAD model contains all design data,an integration system of CAD/CMM is constructed to automate above pro- cess.First,tolerance feature and its attributes,including tolerance type,value and tag of related geometry,are extracted from CAD model and written to QDAS file,based on feature technology.The tags are then added as attribute to related geometry in CAD model.Thereby they can be automatically remarked in the parameter list of their corresponding geometric item when exporting STEP file.At last,both STEP and QDAS file are imported to CMM system.Based on the mapping between geometric and toler- ance feature in neutral files,inspection features can be recognized by CMM without manual interruption.The system has been im- plemented on Unigraphics platform,and proved to applicable for all types of tolerance and geometry.     

空间分度凸轮的CAD

本文研究了空间分度凸轮轮廓曲面设计及其运动规律,导出了相应的数学方程,并采用 Ｃ语言与 Ａ Ｕ Ｔ Ｏ Ｌ Ｉ Ｓ Ｐ语言开发了空间分度凸轮机构的设计、计算和绘图功能,绘图软件界面使用了流行的对话框技术,在 Ａ Ｕ Ｔ Ｏ Ｃ Ａ Ｄ Ｒ１４．０ 环境下运行．     

三维人体建模技术

为了满足纺织服装业的CAD应用要求,通过非接触测量得到三维人体数据的点云信息,基于Delaunay三角剖分的理论及算法对点云数据进行剖分与优化,利用VC++与Open GL构建了三维人体模型,从而为实现三维试衣技术奠定了基础。     

Reconstructing NURBS Surface with Features

1 Introduction Reverse engineering (RE) is ani mportant method in constructing a CAD model froman existing physicalpart during part or product design. Whenthe digitized points are available ,the CAD model could be constructedby NURBS curves or surfaces fitting, whichis a commonly available and widely used method.Many efforts have been made in constructing CAD models by fitting NURBS curves and surfaces topoints[1 ,2]. As constructing NURBS surface is usually not a stand-alone projec…     

三维人体建模技术

为了满足纺织服装业的CAD应用要求,通过非接触测量得到三维人体数据的点云信息,基于Delaunay三角剖分的理论及算法对点云数据进行剖分与优化,利用VC++与Open GL构建了三维人体模型,从而为实现三维试衣技术奠定了基础。     

船体分段测量点数据与CAD模型自动匹配方法研究

为了能准确分析船体分段的建造误差,给出合理的建造精度评价,船体分段测量点数据与CAD模型的精准匹配是关键.针对目前船厂通常采用全站仪进行测量,提出一种以全站仪测得的船体分段测量点集为处理对象,自动进行测量点数据与CAD模型匹配的算法.该算法分粗匹配与精匹配两部分,粗匹配采用主元分析(PCA)法来缩小测量点集与CAD模型点集间的错位,通过搜索最近点法来确定对应点对;精匹配以粗匹配的结果作为初始位置,采用欧拉旋转理论对测量点集进行旋转和平移调整使匹配结果最优.实例表明,该算法不需要明确测量点与CAD模型点的对应关系,能自动匹配二者,准确地评价船体分段建造精度,为后续装配提供依据.     

一种基于QAAR-树的空间索引方法

针对QCR-树聚类个数需事先确定和处理高维空间数据时面临着“维数灾难”的问题,通过自动确定K-means算法的聚类个数和初始聚类中心,来提高聚类质量,并对原始高维空间数据进行近似压缩来减少磁盘读写代价,提高查询效率,提出一种QAAR-树空间索引结构,同时给出QAAR-树的插入、删除和查询算法。实验结果表明,QAAR-树的查询性能优于QCR-树,能够有效地处理海量高维空间数据。