反求工程中产品三维模型重建技术综述

阐述了反求工程的基本概念、研究内容及基本过程 ,总结了反求工程中的两个关键技术问题——形状表面数字化和产品几何模型重建技术的研究现状 ,提出了应该重点解决的理论与技术问题     

技术问题.随着计算机网络飞速发

由曲面数字化点进行曲面重构后的误差评价是反求工程需要解决的展以及反求工程的应用领域不断扩大,曲面拟合误差作为反求评价的单一目标已不能满足反求工程中产品设计制造的需要.在分析反求评价需求的基础上,提出了宽公差复杂曲面反求的多目标评价概念,建立了多目标评价模型,给出了模糊层次分析法的多目标评价方法,提出了网络化的反求工程多目标评价方式.     

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。     

基于多目标的宽公差复杂曲面反求工程评价方法

由曲面数字化点进行曲面重构后的误差评价是反求工程需要解决的关键技术问题。随着计算机网络飞速发展以及反求工程的应用领域不断扩大,曲面拟合误差作为反求评价的单一目标已不能满足反求工程中产品设计制造的需要。在分析反求评价需求的基础上,提出了宽公差复杂曲面反求的多目标评价概念,建立了多目标评价模型,给出了模糊层次分析法的多目标评价方法,提出了网络化的反求工程多目标评价方式。     

实物反求工程中的模型重建技术

阐述了反求工程的基本概念及针对反求工程不同阶段所采用的不同几何造型方法，介绍了模型重建的方法和过程；重点介绍了反求工程技术中的关键技术——几何模型重建技术中的曲面建模和特征建模技术；分析了建模技术的基本理论。     

基于实物模型的复杂曲面产品的反求技术

针对反求工程中复杂曲面CAD建模，综合论述了产品造型过程中所涉及到的相关技术。重点介绍了样件表面数字化技术、曲面重构技术及曲面光顺技术。     

基于RE和Pro／E的注射模具设计

介绍了反求工程技术及实物模型的数字化技术。针对注射模设计中实物模型的数字化困难的问题,利用RE和Pro／E相结合,以抽屉拉手为原型进行了反求工程的实际应用研究。     

反求工程CAD软件RE-SOFT及其应用

RE-SOFT软件是基于三角Bezier曲面理论开发的,适用于复杂曲面反求工程CAD建模的软件。UGⅡ是一个成功的CAD/CAE/CAM软件,但在反求工程CAD应用方面因受到自身功能的限制,目前还难以解决复杂形状曲面的测量造型问题。结合复杂型面反求工程CAD三维建模问题的特点,提出通过专用反求工程CAD软件RE-SOFT与UGⅡ结合的建模方法,成功地解决了一些复杂曲面零件的反求工程CAD建模问题。     

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     

基于特征的反求工程技术研究

为了进一步推动特征技术在反求工程中的应用,支持产品的创新设计,系统地研究了对基于特征的反求工程技术;分析和总结了基于特征的反求工程技术的概念和发展方向;提出了基于曲面特征和基于截面特征的2种建模策略,并分析了它们在基于特征的反求工程建模中的关系。通过叶片的重建实例表明,在基于特征的反求工程中,综合运用2种建模策略,可以高效率地重建出满足精度要求的、高质量的参数化计算机辅助设计模型。     

自由曲面自适应数字化及应用研究

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一。如何合理地对自由曲面进行采样 ,将关系到曲面重建精度和测量效率等重要问题。通过引入初始曲面概念 ,提出了基于物体重心的采样算法模型。该算法具有保存曲面拓扑信息和网格自组的功能 ,能够较准确地反映曲面的形状特征。     

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。     

截面点云重构曲面的曲率可视化分析

在实物零件数字化过程中,截面点云是比较常见的一种表现形式。由截面点云拟合截面曲线,进而得到零件曲面在实践中有着广泛的应用。曲面的曲率反映了曲面的几何属性,也是进行质量评估以及产品设计的关键技术之一。通过计算机图形显示技术,对拟合后的曲面进行曲率可视化分析,不仅可以直观地评价曲面的光顺情况,也可显著地提高工作效率,为工作人员提供了一种可视化手段。以叶片为研究对象,实验表明：曲率彩色云图能使用户方便地了解整体及局部的曲率分布信息,便于用户进行计算机辅助设计、改善曲面的设计质量等。     

基于实物的复杂曲面产品反求工程中的CAD建模技术

基于零件实物样件的几何模型的反求已成为ＣＡＤ／ＣＡＭ领域中的一个研究热点,对目前国内外在复杂曲面产品反求工程中ＣＡＤ建模方面的研究现状做一较为简要的归纳。     

An integrated reverse engineering approach to reconstructing free-form surfaces

An integrated reverse engineering approach to generating free-form surfaces has been developed to create CAD-compatible free-form surface models with a coordinate measurement machine and a touch trigger probe. The approach integrates data digitization and surface modelling to obtain an efficient and accurate digitization process with a collisionfree exploration path, and to reconstruct least-squares bi-cubic B-spline surface models for rapid product prototyping. The whole approach is divided into two stages: the planning of boundary digitization; and the adaptive model-based digitizing process (AMDP). The planning of boundary digitization defines the exploration surface region. The AMDP then automatically explores the whole measured surface region with a collision-free exploration path, continuing until a satisfactory surface model corresponding to the user's specified digitizing accuracy is obtained. This approach significantly reduces the product development lead time and obtains a surface model with controlled digitizing accuracy. The validity and applicability of this approach are demonstrated by three practical industrial examples.     

新型的复杂曲面磁粒光整加工机床

介绍了一种复杂曲面光整加工机械--三坐标数字化磁粒光整加工机床.该机床通过对复杂曲面的数字化测量和自动编程,得到磁极与工件保持一定间隙沿工件表面运行的加工轨迹,利用吸附在工具磁极上面的磁性磨料为工具,通过磁极带动磁粒沿工件表面作高速旋转,从而实施对工件表面的光整加工.该机床的研制成功实现了复杂曲面光整加工的自动化.     

复杂曲面三坐标数字化磁粒光整加工控制系统

详细介绍了三坐标磁粒光整加工控制系统的软硬件结构、复杂曲面的数字化测量和自动编程方法。该加工控制系统集复杂曲面的数字化、自动编程和三坐标数控加工功能为一体,是结合国际上先进的磁粒光整加工、三坐标数字化测量和三坐标数控技术研制而成的。该系统的研制成功,为实现模具复杂形面的自动高精度光整加工提供了条件。     

CNC NON-CONTACT MEASURING SYSTEM FOR FREEFORM SURFACE

Developing CNC measuring method on the base of coordinate machine can make the best of the hardware resource of CNC system and realize the integration of CAD/CAM/CAT. Based on the evenly spaced parallel planes scanning, a new adaptive digitizing approach for freeform surface namely are length extrapolation is put forward. By this way, the digitizing approach can be added to the CNC system, while the system's hardware and software are not changed.     

磁粒光整加工中复杂曲面数字化测量技术研究

介绍磁粒光整加工技术中导电测头的设计及利刚该测头对复杂曲而进行数字化测量的软件设计。     

在逆向工程中用神经网络技术实现自由曲面的重建

现有自由曲面的重建和还原制造是整个逆向工程中最关键的技术。当某些表面被部分损坏或者曲面模型不甚完整时,这些技术就显得非常有用。为了能在现有自由曲面基础上建立模型,首先用坐标测量机或激光扫描仪获取数字值,随后,将这些数据用于转换成模型。本文叙述以神经网络逼近方法用计算机重建模型再现已有自由曲面及制造加工这些曲面。在这里,我们设计了三个四层神经网络并使用误差反向传播法（ＢＰ）来训练网络。