基于UG二次开发的点云数据曲面建模

点云数据的曲面建模是反求建模的核心技术之一。针对三坐标测量的点云数据,利用VC强大的数据处理能力和UG出色的曲面造型功能,开发了基于UG／OpenAPI的曲面造型插件。该插件集中了数据预处理功能和曲线曲面建模功能,数据预处理主要包括噪声处理、曲面扩展及数据平滑。经验证,该方法建模速度快、精度高、适应性好。     

UG在逆向工程技术中的应用

介绍了逆向工程的概念、特点及工作流程，阐述了UG的曲面造型技术和主要功能，用UG对汽车车身点云数据进行了数据处理、曲面重建及造型等过程。研究表明UG在逆向工程技术中的应用具有重大的意义。     

大型复杂零件反求软件开发及功能实现

在大尺寸复杂零件反求设计实际应用过程中,往往需要正向设计软件能够直接处理点云数据而逆向设计软件能够直接进行参数化实体造型。针对这一实际工程需要,对点云数据获取与预处理、多视测量与数据拼接、复杂曲面特征提取与重构等理论和方法进行研究,以VC++6.0为开发工具,借助UG/OPENAPI平台开发了RETOOL反求系统;该系统可内嵌于UG NX系统,实现了正向设计软件能够直接处理点云数据的功能;以风机叶片等零件为应用实例详细阐述了RETOOL系统用户界面、点云数据获取、特征点提取和特征曲线拟合等模块开发过程。     

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.     

基于Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

基于UG的汽车倒车镜的逆向设计

逆向工程技术作为一种实用、快速的产品设计开发方法,近几年来得到了广泛地应用.本文采用CMM对汽车后车镜进行数据测量,并在UG平台上对倒车镜的点云数据进行预处理、曲面重构、验证分析等,采用逆向工程技术对倒车镜进行设计开发.结果表明了UG软件在逆向曲面造型以及绘图效率等方面,有明显的优越性与实用性.     

基才Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

基于计算机视觉的电动车后备箱曲面重构技术

通过对电动自行车后备箱进行数据采集、数据分析、CAD建模、精度分析及模型优化,介绍了逆向工程的概念、特点及工作流程,阐述了ImageWare对点云数据进行数据处理、UG曲面重建及造型的过程。介绍了由大量数据点进行曲线、曲面反求的设计方法,进行误差分析得到合理的误差结果。     

UG/Imageware在逆向工程曲面重构中的应用

结合曲面自身特点,采用ATOS扫描仪对其扫描得到点云数据,利用逆向造型软件Imageware强大的点云数据处理功能,采用4-边界法在Imageware中进行点云数据处理、曲线处理、曲面处理等,重构曲面模型并进行模型误差评价.利用UG Nx4的曲面创建优势,将Imageware中提取4-边界曲线,导入UG NX4中创建曲面并进行光顺分析,直至得到最优化曲面.这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高产品的设计效率.     

以UG为平台的逆向工程数据处理技术

基于UG基础平台,应用逆向工程点云切片数据提取理论开发逆向工程模块.通过建立多个与点云数据相交截面,提取点云数据的特征边界点,再将特征点拟合成线,线拟合成面或体.实例显示该模块能有效地从散乱点云数据中提取特征点,实现在UG环境下逆向建模.该方法也解决了UG从部分逆向软件导入后数据不能编辑、修改的问题.     

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法。通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法。该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面。采用本文方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,该方法能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率。     

自由曲面测量点云数据的建模方法研究

本文提出了一种散乱点云数据的建模新方法。通过对点云数据进行空间三维划分，实现了边界信息的高效提取。采用局部曲面拟合方式得到位于截平面上的有序数据，使得无序的散乱数据形成了有序的阵列数据，实现了NURBS曲面的精确拟合。实验证明，该方法非常适合卷曲类模型的自由曲面重构，在某零件的测量、建模和加工中已经得到了实际应用。     

基于数据点正投影和曲面法矢的自由曲面造型

提出用控制自由曲面形状的数据点投影和曲面在数据点的法矢进行自由曲面造型的新思想。利用数据点的正投影 (二维坐标 )和曲面法线方向计算出数据点的三维坐标后 ,即可采用现有的自由曲面造型方法 ,如采用参数双三次样条曲面等自由曲面造型方法构造自由曲面。这种给定自由曲面数据的方法具有易于控制自由曲面形状、几何意义明显等优点     

汽车发动机进气道自由曲面的反求

自由曲面的反求由处曲面的测量,特征提取以及曲面构造组成。自由曲面的测量可通过各种接触或非接触的方法实现。特征提取是对云状数据进行分片并提取各片的特征线的过程,曲面构造就是通过对各曲面片内的数据点进行拟合来定义出自由曲面的几何形状,通过对汽车发动机进气道自由曲面的反求实现了以上过程,并构造出该零件的整个曲面。     

一种基于机器人的曲面测量、建模和加工方法

提出了一种基于机器人的卷曲类自由曲面的测最、建模和加T路径生成方法.本文采用结构光测量方法设计了一种基于机器人的自动测量系统,实现了自由曲面零件的表面测量.根据测量数据和零件的形状特点提出了一种新的建模方法,该方法首先采用提出的截面法直接提取点云的边界,然后利用射线与局部拟合曲面的交点获得有序的精整数据点,实现了NURBS曲面的精确拟合.最后,对重构的自由曲面采用等参数线法生成了加工路径.实际的算例和应用验证了本文方法的有效性和精确性.     

逆向工程中密集数据采样以及网格化技术

以激光-机器视觉测量方式得到的曲面数据云为基础,探讨了基于给定精度的曲面密集散乱数据点群的数据压缩以及几何建模方法.其中根据激光测量方式和三维点群分布的特点,提出一种在给定采样精度基于曲率的曲面自适应采样的方法;并通过激光扫描曲线间的采样点匹配为进一步数据压缩提供依据;并由度量曲面的初步网格点阵对测量点逼近程度好坏来进一步完成对曲面模型的修正.通过实例验证了这种方法的可行性.     

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。     

基于截面测量数据的大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法

针对高性能航空透明件等大型卷曲曲面逆向工程测量的便利性、建模效率与精度的需要,提出了一类大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法。首先利用高精度激光跟踪仪得到卷曲模型的系列截面数据,采用迭代算法计算出用于数据参数化的点集回转轴线,实现了各截面数据的序化;其次,为保证模型边界的准确性和样条曲面等参数线不发生扭曲,提出了点集的边界延拓方法,形成了双向有序的建模数据。最后,为提高样条曲面的控制点阵列和满足下游加工操作的需要,提出了采用截面扫略技术实现该类大型复杂曲面的单张曲面建模。实例验证了该方法的有效性和可行性。     

基于曲面透视投影和内在几何的自由曲面造型

提出基于曲面透视投影和其内在几何的自由曲面造型方法。给出从曲面数据点的透视投影坐标、曲面法矢、切矢及主曲率,计算曲面三维数据点坐标的原理和过程。利用参数双三次样条曲面造型方法,从曲面三维数据点构造了自由曲面。给出的两个算例证明自由曲面初始数据法具有几何意义明显和便于控制的优点。     

Closed surface modeling with helical line measurement data

Models for surface modeling of free-form surface and massive data points are becoming an important feature in commercial computer aided design/computer-aided manufacturing software. However, there are many problems to be solved in this area, especially for closed free-form surface modeling. This article presents an effective method for cloud data closed surface modeling from asynchronous profile modeling measurement. It includes three steps: first, the cloud data are preprocessed for smoothing; second, a helical line is segmented to form triangle meshes; and third, Bezier surface patches are created over a triangle mesh and trimmed to shape on an entire surface. In the end, an illustrative example of shoe last surface modeling is given to show the availability of this method. __________ Translated from Journal of Machine Design and Research, 2006, 22(3): 60–63 [译自: 机械设计与研究]