基于Surfacer和UG的机电产品反求设计

应用Surfacer和UG软件，对反求工程中基于NURBS的曲线、曲面重构进行了研究。结合实例，讨论了从点云数据到实体生成具体实现的方法，并提出由多个面沿某方向构建点云-由点云构线-最后同时构面的思想。     

陶瓷产品的数字化逆向设计研究及应用

针对陶瓷产品的复杂曲面形状,将逆向工程应用于陶瓷产品样件的设计,详细介绍了陶瓷产品的数据采集和曲面重构建模过程。首先将产品样件模型点云划分,根据划分后点云形状生成曲面片,并利用曲面片创建栅格,根据栅格来拟合NURBS曲面及产品CAD模型,通过运用逆向设计技术解决了传统手工制作陶瓷产品的精度不高、模具设计周期长的问题,为企业赢得了市场竞争力。     

基于NURBS造型的复杂曲面零件反求工程研究

讨论反求工程技术的实现过程 ,阐述数据处理、曲面和模型重构以及利用CAM数控加工出样件的整个过程 ,特别提出点云数据网格化方法以及通过调用OpenGL库函数来进行NURBS曲面重构并生成效果逼真的三维模型的实现方法。     

反求工程技术在复杂曲面重构系统中的应用

论述了针对注塑零件复杂曲面的反求设计,提出运用CCD白光光栅非接触工业相机采集点云数据,将点云数据加载到Geometric软件中,利用NURBS曲面重构方法和插值算法,进行点云数据筛选,构造点云特征网格和曲面拟合,得到点云曲面的三维重构.实践证明,基于Geometric系统的NURBS曲面重构方法,在复杂曲面为原型实体重构的反求设计中具有理想的应用价值.     

汽车散热盖模具点云数据曲面逆向重构技术研究

主要研究汽车散热盖模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化实现方法等。点云数据预处理主要研究点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。针对逆向工程关键核心技术如拟合曲面的质量分析、曲面片的修剪和编辑等进行了深入研究,最终针对模具不同特征区域点云的特点,结合两种建模思想,面向散热盖模具的点云数据完成了曲面模型重建,为最终实现模具三维实体逆向建模和模具磨破损区域的三维精确建模奠定基础。     

基于自适应测量和实时重构的自由曲面特征产品的逆向研究

为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机CMM,提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μ级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素,传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM),提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μm级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

逆向工程中使用CATIA软件快速构建高质量曲面

逆向工程中,使用激光测量机对产品样件进行测量,得到产品的点云数据,对这些点云数据进行必要的处理,将处理好的点云生成小三角网格面,反映产品的样子。根据这些点云数据,利用CAT—IA软件,快速构建高质量的曲面。在构建过程中,对产品进行拓扑分解,分析曲面与曲面之间的拼接关系,快速构建曲面的光顺性检查及与点云数据之间的距离误差,产品的功能性及工艺性检查。使用CAT—IA软件中强力拟合工具进行曲面拟合时,调节曲面的阶数和段数,在误差允许的范围内生成光顺的曲面。     

基于分层切片算法的射钉器壳体逆向工程与增材制造的应用研究

基于STL文件的三角面片分层切片算法原理,选用企业新型产品射钉器壳体为载体,进行贴标志点、扫描、点云数据分析处理、曲面实体三维建模重构、三维曲面的创新设计,得到新的曲面模型零件,应用三角面片分层切片算法,对三维曲面模型数据进行分层处理。在3D打印软件中进行相关打印参数设置,完成3D增材制样打印。经检测,打印样件能满足工业产品的要求。可见应用增材制造,可提高企业产品的生产效率,降低生产成本。     

基于Imageware的曲面特征建立

本文主要介绍了逆向工程中点云处理结束后。基于处理后的点云数据,结合曲面重构理论,对处理后的点云进行表面重构。对曲面特征的坐标定位、曲线特征建立,曲面特征建立进行介绍和试验。     

基于逆向工程的摩托车覆盖件设计

介绍了逆向工程的含义及其工作流程。首先利用三维激光扫描仪对摩托车覆盖件表面进行测量,获取三维点云数据。然后在Imageware软件中进行点云的去噪处理、特征点的提取、特征曲线的构建和曲面的拼接。最后在Unigraphics软件中进行三维实体建模,为摩托车覆盖件的快速开发提供实体数据。在数据处理和实体建模的过程中,可以在原有基础上进行创新设计。     

在Pro/E中基于点云数据建立CAD模型的几种方法

介绍了逆向工程中基于点云建模的基本理论及Pro/ENGINEER中逆向工程的建模工具,提出了在Pro/ENGINEER中基于点、点列、点云数据的曲线曲面模型建构方法以及基于不同产品外形曲面的CAD模型建构方法和技巧,并进行对比得出结论。     

Edge detection in reverse engineering using a scanning approach. Part 1: scanning algorithm

This paper describes an algorithm for edge detection in reverse engineering applications. This algorithm is able to detect edges in unstructured point clouds, and also reconstruct the “original” sharp edge in point clouds scanned on objects with broken, worn or filleted edges. Edges can be detected from point clouds without a priori compensation for the probe radius. When combined with a swept surface approximation algorithm, these surfaces can be used to segment some point clouds. These capabilities make this algorithm a valuable tool in the reverse engineering of machine components such as the inlet manifold used as a case study.     

Point cloud comparison under uncertainty. Application to beam bridge measurement with terrestrial laser scanning

In this paper a methodology to compare two point clouds of an object, obtained with different equipment or in different conditions, is proposed. First, the point clouds are registered to the same reference system using an iterative algorithm that performs a rigid body transformation. Then, the standard deviation of the measurements is estimated, in order to evaluate the uncertainty in the measurements. Afterwards, two surfaces are adjusted to each of the point clouds by means of a kernel smoothing technique and compared. Finally, the effect of uncertainty in the point coordinates is considered by means of a bootstrap analysis.The methodology was used to compare two point clouds of a beam bridge measured using two different types of terrestrial laser scanner (time-of-flight and phase-shift based systems). According to the results obtained, some statistically significant differences exist between both point clouds.     

反求工程中隐式曲面的三维网格自动精确恢复新算法

提出了一种基于点云数据的隐式曲面三维网格自动精确恢复新算法。该算法首先对恢复的初始三角形网格进行区域分割和边界重构,将隐式曲面的三角形网格分离出来,然后对恢复的隐式曲面表面的初始逼近网格从3个方面进行优化:即将初始逼近网格的曲率控制与网格面的拓扑一致性调整;调整网格顶点法矢与交互式分割;补偿网格抽样率。通过该算法能将隐式曲面的三角形网格自动精确恢复。然后进行网格光顺,输出优化的CAD模型。实例证明了该方法的正确性、可行性和实用性。     

基于点云数据的复杂型面数字化检测技术研究

针对设计制造流程中复杂型面检测难的问题,建立了由数据获取、点云与计算机辅助设计模型匹配及偏差分析组成的数字化测量系统。采用格雷码加相移技术的三维非接触式光学测量技术,获取了待测零件的表面数据。为满足光学三角法要求,在测量机构中采用了定制光栅,提出了具有小扰动的改进最邻近点迭代算法进行点云与计算机辅助设计模型的准确匹配。在偏差分析中采用多分辨率层次分析法对测量点云与计算机辅助设计模型进行比较,为设计人员及时提供了精度分析数据,使设计制造检测成为一个反馈系统。以某型号轿车车灯配光镜为例,验证了该系统的可行性。     

具有复杂形状内腔的斗齿零件的曲面重构技术研究

为获取外形不规则且具有复杂形状内腔的挖掘机斗齿形状、尺寸等数字信息,基于实物反求工程技术路线,对其进行逆向设计曲面重构技术研究.对曲面反求过程中的数据采集、对齐点云、数据分割及曲面重构等环节有系统的分析总结,对型面数量多的斗齿点云进行了有效的数据分割,提出了基于零件结构特征的直接交互式点云分割法,且反求得到的斗齿曲面精度满足要求,该方法对复杂内型面零件的反求有一定的借鉴作用.     

基于三坐标测量的模具反求设计

论述了从三坐标测量机得到的数据重建模具CAD模型的工作过程,包括点云的预处理如点云对齐、误差点剔除;曲面重构:包括点云的网格化、孔洞填充、边界处理、曲面拟合及曲面评估.利用Geomagic软件完成了对某梁的逆向设计,证明了反求工程理论的可行性.     

基于孔洞分割的点云孔洞填充算法

逆向设计过程中,由于物体曲面形状复杂和扫描设备的原因,扫描得到的点云中难免有孔洞出现。为了产生封闭的实体曲面,需要对孔洞进行填充。国内外许多学者提出了许多关于孔洞填充的算法,不过这些算法主要针对曲率较小区域的孔洞。基于此,提出了一种新的改进算法,解决了高曲率区域的复杂孔洞填充问题。通过孔洞在投影面上的投影,判断是否存在交叉点,将孔洞分为简单的孔洞和复杂的孔洞。当遇到复杂孔洞时,采用分割的方法把复杂的孔洞分割成简单的孔洞,再对其进行修补。     

基于逆向工程的空调遥控器三维模型设计研究

针对市场对家电产品开发周期日益苛刻的需求,为满足家电产品快速开发,快速更新的需要,以空调遥控器外形三维模型重建与再设计为例,从遥控器外形点云数据的快速测量、点云数据的处理、点云几何拓扑结构分析、主辅曲面重建以及结合新产品开发需求再设计遥控器三维模型结构等方面对家电产品的快速设计进行了研究。对基于逆向工程的家电产品三维模型快速设计方法进行了归纳,提出一种正、逆向设计相结合的产品三维模型快速设计方法。研究结果表明,基于逆向工程技术的再设计方法,有利于提高家电产品设计效率,为家电类产品的开发提供了一种方便、快捷的手段。