反求工程中特征与约束技术研究

为了得到完整特征表达的参数化CAD模型,提出了反求工程领域特征与约束的定义、分类等基本理论和方法;分析反求工程中特征的层次性及不同特征之间的关系,进一步明确截面特征组合曲线上的特征点及曲线特征之间常见的几何约束的类型;基于几何特征和几何约束的截面曲线重建问题,对截面特征曲线全局约束优化方法进行研究,建立了基于截面形状特征约束重构的方法;给出了基于特征与约束的反求工程参数化建模设计过程及反求工程CAD建模的方法．     

复杂自由曲面模型的局部协调设计技术

综合应用自由曲面模型的全局美化技术和基于离散边界约束条件及裁剪B样条曲面模型的任意边域曲面填充方法,提出了一种新的针对复杂自由曲面模型的局部协调设计技术.利用可微流形的无穷小变形技术,实现紧公差约束下对点云逼近的多张B样条曲面的全局美化,保证了N边汇交曲面相邻边界处收敛的G1光滑拼接,并改善了模型的整体形状.构造包含汇交点的局部区域来裁剪N边汇交曲面,并基于边界条件的离散化处理和裁剪B样条曲面模型重构局部区域,使得局部重构曲面（即协调曲面）与裁剪汇交曲面之间满足近似G1连续,同时光滑地逼近于局部区域的特征趋势.应用实例表明,该局部协调设计技术能够较好地实现复杂曲面造型和反求工程建模中模型的整体G1连续性和保形性,并且为进一步研究基于局部协调设计的拓扑还原技术奠定了坚实可靠的基础.     

反求工程中的数据预处理和建模技术

反求工程是从实物样件经重新设计得到产品模型的过程．在构建曲面模型过程中．采用三坐标测量机获取三维离散数据“点云”．用Surfacer软件对“点云”进行预处理和曲面重构,并按分割后的“点云”进行建模．最后给出了建模实例．     

基于反求工程的某MPV车身A面建模与分析

以某MPV车型车身A面建模为研究对象,简述了反求工程以及A级曲面的基本概念、A级曲面的建模要求和重构流程.提出了按特征划分点云,按特征分块构造曲面,曲面拼接的方法,并以MPV车身扫描点云数据为依据,运用反求设计软件,完成MPV车型车身A面的重构设计.通过对曲面光顺性、连续性检查,验证分析了重构曲面与A级曲面标准的符合性.A级曲面的反求设计证明反求工程可以作为产品设计开发的一种特别的技术手段,为解决车身A面建模提供了一条有效的途径.     

基于区域分割与约束逼近的二次曲面重建

从散乱数据中有效地分离出特征与约束是表达原始产品设计意图的关键.基于点的连通性及同一特征曲面数据点估算法矢、曲率的相似性,并在特征曲面拟合误差控制下实现了空间散乱数据二次曲面数据的自动分离;应用二次曲面的几何参数表达建立了二次曲面整体约束逼近的最优化数学模型,将几何约束情况下的二次曲面重建转化为数学模型的求解,使重建的CAD模型可有效再现二次曲面之间的几何约束.工程应用实例表明:该方法稳定可靠,可显著提高反求工程CAD建模效率及重建模型精度.     

基于反求工程的三维变形动画制作

反求工程技术能将实物快速、准确地转变为CAD模型,给三维建模方法带来了一场新的革命,被越来越多地用在三维动画制作中.通过具体实例,论述了结合常见的反求工程软件与三维动画软件制作三维变形动画的主要技术与技巧:通过三维扫描获取参与变形的两个物体的点云数据;利用Geom agic软件建立这两个物体的符合变形要求的两个NURBS曲面模型;利用3D MAX的morpher变形功能实现两个曲面模型的变形动画.降低了制作变形动画的难度,缩短了制作时间.     

基于遗传算法的弧面凸轮特征曲线优化及三维建模

弧面凸轮的轮廓曲面为不可展曲面.利用传统方法很难设计.本文采用优化反求的方法去得到弧面凸轮的运动特征曲线.遗传算法与其他优化算法相比不依赖初始值,能够搜索到全局最优解.本文在简谐梯形的通用规律之上,利用遗传算法对弧面凸轮曲线进行反求优化设计,优化后的凸轮曲线满足设计要求.最后利用优化结果在UG中进行三维建模,直观地反映弧面凸轮的特征.     

二维草图尺寸驱动算法的研究与实现

三维参数化特征建模是当今三维CAD的主流技术,而二维参数化草图技术是其重要基础。本文围绕二维参数化草图技术,系统地研究了如何向二维草图添加结构约束和尺寸约束,并在图的基础上,通过建立和搜索尺寸链和拓扑链进行尺寸驱动来实现参数化设计。在此基础上,采用面向对象编程技术,用C#语言在Win-dows2000平台上开发一个二维参数化草图设计原型系统。     

纱线计算机建模技术的研究进展与趋势

综述国内外纺织CAD系统中纱线的建模方法和模拟技术．二维纱线建模方法包括参数式建模、手工编辑式建模和真实纱线扫描法建模，能模拟纱线的轮廓、明暗、捻度和毛羽的设计．而三维纱线建模主要是通过超级椭圆、Bezier曲线、B样条曲线等方法控制纱线截面形状和中心线的走向构造曲面，设计出其外形轮廓光感．文中也对纱线建模技术的未来发展进行了展望．     

基于CATIA的轴流风机叶片仿生参数化建模

为解决轴流风机仿生叶片三维造型不能直接应用提取的鸟翅膀翼型问题,通过对风机叶片的几何分析,推导出叶片二维平面叶型坐标到三维空间坐标的转换关系。运用EXCEL对叶型截面各离散点进行处理得到相应的空间坐标;基于CATIA的自由曲面造型功能生成叶片曲面,再转化成实体叶片;采用FLUENT对所设计的轴流风机模型进行仿真分析,计算结果与设计要求比较吻合。     

三维重建表面几何特征的提取与参数测量计算

对三维重建结果的表面特征进行提取和误差分析,是提高三维目标测量精度的关键步骤. 提出了对三维重建表面几何特征进行提取,并对其进行参数测量计算的方法. 首先利用STL文件对三维重建得到的目标点云数据进行读取、导出并筛选,得到三维重建目标的点云数据,通过迭代计算生成CAD模型表面点云数据. 再提取重建目标与CAD模型的几何特征,计算粗糙度、平行度和平面度等几何参数特征值,进行误差比较和分析,最后将该结果反馈至三维目标重建过程中. 实验结果表明,提出的方法能有效地提取三维重建结果表面几何特征及对表面进行测量计算.     

点云数据的管道面重构

针对反求工程中管道面重构问题，提出了一种从点云数据中直接提取管道面特征参数的算法.算法
分为两步：第一步将管道面数据视为过渡特征数据，利用过渡特征提取原理获得管道面的一系列截面线
，经概率统计方法进行噪声去除后，得到准确的截面线及其半径.第二步是由截面线的中心确定管道面的
脊线点列.利用移动球法，球的直径即是采样步长，沿着脊线方向对点列进行均匀采样，然后对采样点列
进行高斯平滑，获得光滑均匀的脊线点列.用三次B样条曲线拟合采样点列而获得脊线.计算实例表明，该
方法能够稳定、准确地提取出管道面的几何特征参数.     

特征光斑单目视觉空间定位方法

为了满足地面试验中运动目标位姿参数视觉测量系统的研制需求,基于单目视觉原理设计了大视场条件下实际平面上特征光斑的精确空间定位方法.建立了特征光斑的成像模型,给出了实际平面对特征光斑空间位置的约束,进而提出了特征光斑的单目视觉空间定位方法,并依据实际平面的特点设计了高阶曲面型、分块平面型和分块曲面型等三种类型实际平面上特...     

基于特征技术的注塑模具型腔设计制造系统

针对一般注塑模具型腔设计制造周期问题，构建了基于特征技术的注塑模具型腔设计制造系统.该系统采用基于特征库的交互式特征识别方法识别产品中的特征，建立产品的特征模型.通过侧凹特征的判别确定模具的优化脱模方向，并确定模具的分型线和分型面.模具型腔可采用分型面分割模板的方法获取.同时提出了模具型腔特征提取算法来提取模具型腔中的特征，制订模具型腔的加工策略.研究结果表明，该系统可以有效缩短模具型腔设计制造周期，加快模具开发的进程.
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运-12飞机发房模具高精度逆向设计

针对运-12飞机发房零件模具复制生产的需求,提出了满足模具逆向设计后可快速投产条件的技术指标要求。以某一发房零件模具为例,利用三维光学扫描设备ATOS Compact Scan 5M进行高质量点云采集,采用曲面拟合方法完成了模具的三维CAD模型的重建,逆向数模与扫描点云的平均误差在±0.1mm范围内,模具型面满足切线连续性的要求,为此类零件模具的高精逆向设计奠定了技术基础。     

基于MLS点云模型特征的提取算法

针对以往特征提取算法提取边界特征效果不理想和特征识别时间较长的问题,提出了一种改进的点云模型特征边界线提取算法.该算法以移动最小二乘法为基础,在对已有的边界特征提取方法研究的基础上,结合研究对象棱角分明的特点,提取点云模型边界特征点集,利用双向搜索方法快速生成模型的特征边界线,并对得到的特征边界线进行特征修复,从而得到较为稳定的点云模型的特征边界线.实验结果表明,该算法能快速地提取点云模型的特征边界线,为后续基于特征边界的建模节约了大量时间.     

基于CATIA逆向工程复杂样条曲线重构方法研究

对于复杂零件的逆向设计,常常是通过激光、三坐标测量仪等方法对样件三维数据进行采集,可获得高质量的点云文件。但是这些点云文件数量很大,计算时将耗费过多的计算机资源。基于CATIA软件对点云数据进行过滤、划界、分网等处理方法进行了研究,运用曲线重构的方法,创建特征曲线组,利用多段曲线拟合获得点云的特征线网络,最后将拟合得到的曲线与原始点云数据进行误差分析。研究证明,通过这种方法可以获得质量更好、占据资源更小的曲线,为后续曲面和实体的生成奠定了精确基础。     

基于特征的轴系零部件CAD系统

基于三维CAD软件Solid Edge环境,采用二次开发技术和参数化设计技术,提出了基于特征设计轴系零部件的设计思路,并对该CAD系统中的轴特征拼接平台、轴系零部件的装配平台、特征库和特征参数的数据库的建立进行了详细的论述。     

基于多层次语义特征的建筑立面点云提取方法

建筑立面信息是指建筑物与外部空间接触面的空间分布及属性信息,如何从点云数据中提取建筑立面信息是点云数据处理中的热点和难点.为解决传统格网密度算法在建筑立面点云提取时评价标准单一、适应性不强的问题,综合分析建筑区各类典型地物点云的高程分布、投影密度、法向量分布等局部及整体空间特征,构建由点云单点语义、格网语义及区域语义组...     

一种适用于规则形体的三维重建方法

给出了一种适用于规则形体的三维重建方法,从待建模对象的若干不同角度的照片出发,先通过特征提取和交叉匹配获得足够多的特征点,并以协方差作为相似性度量依据,采取分布匹配策略剔除错误匹配对,然后通过空间点重建和表面重建法重建出目标对象的三维模型,并从采集的图像中提取真实纹理,对图像进行二维三角化,三角化的二维点列再映射到三维空间,为三维模型添加纹理,得到具有真实感的外观模型.实际应用验证了所提方法的正确性和有效性.