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。     

利用逆向工程与曲面造型技术的曲面建模研究

提出利用逆向工程对人体背部曲面进行点云数据的提取,之后再利用人机工程学和网格能量法对人体背部曲面进行整体光顺优化。在进行逆向处理时,应用CATIA逆向模块进行点云的处理并且拟合成曲面,就可以做出和背部曲面完全一样的曲面,在分析背部曲面和拟合曲面的同时,要考虑并确定关键型值点的约束。之后利用网格能量法和遗传算法的优化方法以及人机工程学的要求建立人体背部曲面的目标函数,利用MATLAB软件求解曲面并且优化出最佳的人体背部曲面。最后分析曲率变化,证明所提方法的可行性。     

逆向工程中自由曲面拟合方法的分类与比较

阐述了逆向工程中自由曲面拟合的曲面重构和多个曲面整合两方面内容。曲面重构可分为插值和逼近两种方法,其中插值的方法有样条插值、基于散乱点数据的三角曲面插值;而逼近的方法有最小二乘逼近、基于能量原理的曲面逼近、偏微分方程逼近和小波理论的逼近方法等。则多个曲面整合包括几何连续性和参数连续性。本文对他们分别进行了介绍归类和比较,并且得出了有关的结论。     

逆向工程中NURSS曲面重构的数据筛选研究

逆向工程中NURBS曲面重构的数据筛选是一个广义的概念，它所涉及的内容很广泛，包括数据获取过程中的处理。本文讨论了通过将曲面离散来获得规则点云数据和通过将NC刀具轨迹转化为规则点云数据。此外数据筛选还包括数据获取后的处理，针对这种情况对如下三个方面进行了讨论：点云数据的光滑处理；点云数据的过滤处理，特征点的识别与筛选。     

逆向工程中自由曲面重构的算法探讨

介绍常用的自由曲面反求的几种算法和特点及归类 ,探讨目前曲面重构过程中的难点、热点问题。     

逆向工程中曲面建模的质量控制

通过对解放奥维重卡车左面板内衬的三维测量,点云数据处理及模型重构,论述了逆向工程在曲面建模中应用的关键技术,介绍了一种控制曲面建模误差的方法。     

基于逆向工程的自由曲面数字化检测方法研究

讨论了对已有CAD模型的自由曲面的数字化检测问题，提出了以自由曲面边缘轮廓的质心和最小惯性主轴为定位基准，使被检测曲面与CAD模型对齐的方法，先进行边缘轮廓检测，再根据逆向工程软件Surfacer进行自由曲面表面特征的检验，为实现已知CAD模型的自由曲面的在线检测提供了理论依据。     

逆向工程在产品曲面重建中的应用研究

逆向工程(反求工程)是CAD/CAM领域的一个研究热点,特别在工业设计学科产品外形设计的领域中得到了广泛的应用.目前产品复杂曲面重建的方法通常采用分片的小曲面片来拼接形成整张曲面,这种方法无法提取曲面的特征.本文针对复杂曲面重建这一难点,着重分析比较了逆向工程中经典的曲面重建方式,并在此次基础上提出了以点云-曲线-曲面为步骤的CAD模型整体重建方案以完成整个模型的重建过程,并用鼠标的实例综合验证了这一方法在曲面重建应用中的可行性.     

逆向工程中自由曲面的数字化模型研究

基于曲率自适应思想建立起曲面数字化模型 ,并对模型中弯曲度的构造进行了深入的探讨和分析。提出了弯曲度的高斯构造 ,这种构造克服了以往弯曲度构造上的不足 ,它不仅充分表征了曲面上一点的几何特征 ,而且计算地较为简便。同时对自适应网格的形成速度进行了探讨 ,提出了一种加速方法     

自由曲面逆向工程系统的研究

在曲面数字化规划和曲面重构研究的基础上,开发了基于非接触测量的逆向工程系统。在曲面重构数字化方面,提出基于曲面曲率和被测点切线斜率的自适应采样规划。在曲面重构方面,提出基于曲面曲率的数据点自适应压缩方法,以实现对散乱点的ＮＵＲＢＳ曲面重构。试验表明所开发的逆向工程系统是可靠和有效的。     

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。     

基于B样条曲面裁剪计算的局部协调设计

在反求工程曲面重构中,为了对跨多张曲面的局部矩形拓扑裁剪区域进行重新设计,提出了两种基于矩形拓扑区域的曲面局部协调设计方法:自动截面线蒙皮和最小二乘逼近。两种方法均插值于边界曲线和跨界切矢,保证了模型的整体G1连续性,并逼近或插值裁剪区域数据,具有较好的保形性,实际应用效果良好。     

反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构

基于物体表面图像灰度信息的三维几何形状反求(由明暗恢复形状),已成为工业界和学术界研究的热点问题之一。首先给出描述该问题的数学物理模型,并利用变分原理将其转化为一个泛函的极小化问题,然后应用有限差分思想和非线性最小二乘方法,将该泛函极小化问题归结为求解线性方程组。最后利用该算法产生的迭代公式对合成图像进行计算,并应用曲面造型软件CAXA(制造工程师)进行曲面重构,从而验证了该方法的有效性和可行性。     

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。     

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。     

基于力密度方法的NURBS曲线和曲面变形框架

提出基于力密度方法的统一求解策略,实现NURBS曲线和曲面的精确变形.将控制网格类比为空间索网结构,分别建立外载荷变化最小、外载荷最小、杆阻尼长度最小和节点位移最小等四种表达不同几何和物理意义的最小化模型来驱动变形,并以控制顶点在变形前后的位移为变量,建立统一表达的目标函数方程,便于多个最小化模型组合使用,满足特定的变形需要.由于目标函数的二次性以及约束的线性化处理,优化问题可以通过Lagrange乘子法转化为线性问题进行求解.在计算中引入目标函数快速求解算法,使变形设计可以满足实时交互操作的需要.应用实例表明,该算法可以应用于细节特征设计和反求建模等复杂曲面造型.     

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.     

基于反求工程的个性化残肢重建方法的研究

为克服传统石膏复型方法在假肢接受腔制作中存在的缺点,提出了反求残肢骨骼和皮肤软组织数字化模型。通过CT扫描获得残肢内外组织的二维图像,利用图像处理技术及反求工程技术实现了残肢骨骼和皮肤软组织三维模型的重建。三维重建的模型与原实物高度相似并再现了残肢的内外组织结构,此外,该方法为将来残肢接受腔的设计提供了科学的依据。     

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。     

ANALYSIS AND RESEARCH OF COMPUTER-AIDED MODEL OF HIP JOINT BASED ON REVERSE ENGINEERING

Former research work about the modeling of hip joint focus on the upper segment of femoral, and assumes the acetabulum cup is sphere concave, and the acetabulum prostheses is semisphere. A method of acquiring the point data on the surface of the hipbone using the reverse engineering technology is presented. After analyzing the acetabulum surface fitting error, a rotation ellipsoid CAD model is applied to fit the acetabulum surface, and then optimization technique is used to find the geometric parameters of the model. The fitting error between the sphere and rotation ellipsoid is compared and gets the result that the fitting error of rotation ellipsoid is smaller than sphere, and the rotation ellipsoid can describe the shape of the acetabulum better.