郭勤静[1]2008年在《逆向工程关键技术研究及误差因素分析》文中研究指明作为新产品开发和消化、吸收先进制造技术的重要手段,逆向工程通过重构产品零件的CAD模型,可对原型修改和再设计,为产品的再设计以及创新设计提供了数字原型。通过逆向工程,在消化、吸收先进技术的基础上,建立和掌握自己的产品开发设计技术,进行产品的创新设计,这是提升我国制造业的必由之路。本文对逆向工程关键技术--实物表面数据获取技术(实物原型数字化技术)和产品建模技术(CAD模型重建技术)进行研究和相关误差因素分析。首先对接触式、非接触式实物数据获取方法及相应的测量设备进行分析比较,得出不同的测量对象和测量需要应该采用不同的测量方法和设备。以德国ATOS非接触光学测量设备为数据采集手段,扫描并获取某汽车后视镜壳点云数据,用ATOS设备配套系统与Imageware 12对测量的后视镜壳点云数据进行预处理,采用均匀网格法较好地精简点云数据。实际操作中,分析比较了相关参数的不同设置对点云数据精度的影响。本文对点云数据对齐原理及叁基准点的对齐原理进行了论述,分析比较不同对齐方法,通过实际应用对比各种对齐方式所产生的误差,得出根据客户对产品表面位置精度要求的不同,应采用不同的点云数据对齐方法;研究点云数据处理方法--数据平滑和数据精简,研究叁种不同滤波方法进行点云数据平滑,比较几种点云数据精简表示方法并确定采用数据点的均匀网格法对点云数据进行精简处理:研究由预处理后的点云到曲线、曲面的重构过程及误差模型分析、曲面品质分析。采用数学上B样条曲线逼近法以及放样法来重构曲面,分片拟合后将多个曲面片拼接;利用专业逆向软件UG/Imageware实现点云数据的曲线、曲面重构及曲线曲面与原始点云误差对比,分析在逆向过程中的误差来源,结合曲面品质评价指标,提出用曲面光顺品质的叁种评价方法--反射线法、高光线法、等照度法对曲面造型的效果进行评价,并提出精度控制要考虑工作效率、技术能力、创新设计的影响因素。研究逆向工程的误差模型,最终得出对曲面变化相对比较平缓的点云采取放样法重构,调整控制得出总体误差在0.5mm之内,可以满足造型要求。考虑精度调整需要兼顾与工作效率的平衡关系、制造的技术能力及对创新设计的影响,结合云内动力股份有限公司工程实例,进一步说明逆向工程关键技术实际应用情况。
李绪武[2]2009年在《汽车钣金件逆向工程中数据分层处理技术研究及应用》文中提出逆向工程技术是随着计算机技术和数据测量技术的发展而迅速发展起来的一门新兴学科技术。也是将汽车模型等实物模型数字化的重要方法,通过逆向工程建立汽车车身的数字模型,可方便地应用于车身设计,车身刚度分析,车身覆盖件模具制造等方面,它的出现,改变了原来CAD系统中从图纸到实物的设计模式,为产品的迅速开发以及快速原型化设计提供了一条新的途径。样件的叁维数据获取是逆向工程的第一步,从以知的采样数据点出发,实现复杂曲面的建模、改进、制造。随着测量设备的数字化,自动化,精度程度的不断提高,模型的测量数据呈快速增长趋势。目前一般的激光测量设备可以从产品表面轻易获取数十万甚至几百万的测量数据。如此大量的测量数据不仅加大了系统的负荷,而且大大降低了后续处理的效率。因此在抽象建模之前,对点云数据进行预处理显得尤其重要。为了获得理想的点云数据,以及光顺、精确的反求曲面,将大量层迭的钣金件点云数据转化为曲面会消耗大量的时间,产生比较大的形状误差,还必须要有专业的建摸技术人员来构建,而且分层的点云数据不能够用来快速成型产品。本文在全面分析国内外逆向工程领域研究现状的基础上,对反求数据处理中的优化问题进行了研究,把逆向工程CAD建模中数据处理作为研究重点。具体内容如下:提出并系统研究了一种新的模型构建的有效切片方法,这种方法能够将这些分层的点云沿同一个方向切片,由这些切片出的点云来建立多边形曲线,这样就减小了人工处理所带来的形状误差,而且这个分割曲线可以用来直接进行快速成型产品的加工。该方法直接对点云进行操作,不需要重建曲面网格,因此误差较小。最后,将本文研究的数据分层处理技术应用于汽车钣金零部件产品,对一款汽车白车身以及摩托车覆盖件进行了分层处理。并且将处理后构建的模型进行检测,证明该方法的有效性。处理后的数据满足了企业的设计需求,为企业节约了制造成本,并提高了模具的制造效率。
张欣宇[3]2008年在《基于逆向工程的汽车外形设计方法的应用研究》文中研究指明进入21世纪知识经济已成为主导经济,汽车工业面临新的环境。而产品开发是汽车工业技术的核心。为了适应新的变化,各国政府,产业界和科技界提出了各种先进的产品开发技术,其中逆向工程技术作为先进产品开发技术之一,得到各国普遍重视。逆向工程设计技术是现代化设计中的重要设计手段之一。对提高我国汽车产品设计水平,缩短设计周期,增强我国汽车产品在国际市场上的竞争力有着重要的意义。随着计算机技术和信息技术的飞速发展,逆向工程应用范围也越来越广,汽车车身设计由此进入了叁维几何建模时代。由于叁维设计CAD软件的逐步普及和CAD数据标准的日渐丰富和完善,对车身曲面数学模型的质量要求越来越高。但就总体而言,与国外高水平相比,我国的汽车开发技术还存在相当大的差距。我们应用现代技术进行车身数字模型设计工作仅仅是刚刚开始,许多技术仍在探索中,有些国外技术我们引进后应用得不成熟,有待于吸收和推陈出新。例如曲面光顺技术、计算机检测评价技术及车身数字曲面模型的实物快速原型技术等等。本文的目的是在扫描车身点云数据到建构、检验、修改数字模型的这一条线上,寻找出一种高效、简便、优质的逆向工程设计方法,依据国内外提出的曲面光顺理论算法,结合当前逆向工程软件和主流的正向工程软件的优缺点,寻求软件模块间合理的搭配组合和较好的数据处理方法,更好的处理点云数据建立车身的数字模型。具体过程是利用专业逆向工程软件(如Rapid Form,Image Ware等)对扫描好的车身点云进行初期数据处理,然后综合利用主流的正向设计软件(如CATIA,UG)不同模块的长处,构造出车身的数字模型。对车身外表面的连续性进行探讨,并对现有的曲面光顺算法,进行分析、归纳和总结。重点介绍和分析了曲面重构后的检测和评价方法,还介绍了实际工作中所采用的逆向工程设备、相关软件及应用方法和处理技巧。随后结合“逆向工程”技术的应用特点,利用计算机等先进技术,发挥新技术所起的支撑作用,建立了一个实用型的设计平台,对汽车设计过程进行加速。
孔俊[4]2007年在《灰理论在CMM数据测量中的应用》文中提出做为逆向工程中的一项关键技术,数据采集直接决定了逆向工程后续处理结果的精确性。本文研究了接触式测量中灰预测理论的应用,利用灰色预测对叁坐标测量机的移动路径点进行计算,生成自动测量的机器文件。测量路径的自动生成是现代叁坐标自动测量机软件系统的一个重要功能。测量路径即测量机执行测量任务时的运动轨迹,由测量点、定位点和触测方向的序列组成。本文在研究已有几种路径规划算法的基础上,提出了一种基于光学测量的CMM二次测量路径规划算法,该算法在已有光学测量零件点云数据的基础上建立邻近点信息,运用点云之间曲率、距离特征信息提取采样点以生成CMM的测量路径。数据处理是逆向工程中的另外一项关键技术,本文主要研究了光学测量点云的后续处理问题。对于海量点云数据的简化处理做了几种简化结果分析,提出了一种新的简化算法思想,同时本文还研究了扫描线类型的点云数据简化,分析了几种简化结果。研究了不同扫描顺序的光学测量点云的排序处理,扫描线类型的数据分段,点云数据的切片算法以及自适应切片算法,实现了一种全新的基于灰色关联的点云自适应切片算法。该算法摆脱了曲率切片算法仅能应用于回旋体零件的约束,相对于面积切片算法提高了切片精度。本文进一步实现了灰色系统理论与逆向工程的融合,在灰色系统理论的支持下开辟了数据测量和数据处理上新的的研究方法。本文分析了灰色序列的生成作用于逆向工程中点云坐标的预测程序,实现了基于灰预测的CMM自动测量;分析了不同的GM(1,1)模型对于点云坐标的预测优劣性,实现了基于灰关联的点云切片算法,提出了完整的叶片CMM测量规划。
王乔[5]2016年在《基于区域特征分解的多传感器测量与混合建模研究》文中研究表明逆向工程作为现代先进的设计方法之一,在产品开发中发挥中重要作用。随着计算机辅助几何设计、计算机图形学以及高性能计算机技术等快速发展,逆向工程技术也获得前所未有的快速发展期。为了能使产品开发更加快捷方便,更加有利于支持产品的创新设计,如何利用多传感器集成测量成为了逆向工程研究中关注的焦点问题之一。本文研究结合区域分解对复杂零件进行剖析,然后选择出合适的测量设备集成测量并进行混合建模的方法,为逆向工程技术的应用提供指导。逆向工程中,测量方式主要分为接触式和非接触式,两种测量方式各具优缺点：接触式测量测量精度高,鲁棒性稳定,但测量时需要逐点测量,测量效率较低；非接触式测量容易获取产品全局特征信息,灵活性大,测量速度快,效率高,同时对测量物体材质要求没有接触式苛刻,但测量数据精度低。所以单一使用一种表面数据化方法,难以同时满足高效率、高精度的逆向建模要求,而集成多种测量方式的测量方法是一种极具前景的创新思路。本文内容主要包括以下3个方面。(1)由于复杂零件使用单一测量设备测量,已经无法满足某些复杂零件的数据获取,这种测量方式测量出来的结果数据直接影响到最终的数据精度,而将一个复杂的零件进行元特征分解,然后匹配相应的设备集成测量,再进行测量规划,这样将有效的提高测量的精度和测量的效率。因此,结合目前国内集成测量现状,阐述逆向工程中几种测量方法的原理,分析各自的测量优势与不足,提出一种组合测量的方法,将一个复杂的零件划分为不同测量区域,有针对性地匹配最优的测量设备进行测量。(2)研究集成测量的最优路径规划,将复杂零件使用元特征思想划分,再组合相关联的特征集中测量。结合非接触式关节臂扫描设备测量速度快和接触式CMM精度高等优点,提出了一种基于光学扫描仪引导的CMM自动测量路径规划技术。此种路径规划技术使用光学扫描设备扫描,再使用CMM自动测量的方法很好地解决测量过程中过多的人为干扰,有效提高测量精确度。同时,自动测量的方式提高了测量的效率,只需要在导入的模型中选取相应的特征,即可自动生成测头测量路径,大大减少了测量时间。(3)基于对齐多传感器数据的混合建模,首先将采集的数据处理后,再使用逆向软件Geomagic Design Direct以及正向软件Solidworks进行正逆向建模,最后根据所提出的共同坐标系进行数据模型对齐。这种建模方式对具有复杂特征的零件进行模型重构与再创新,能有效的提高二次创新效率和提高反求参数化的修改能力。
李春玲[6]2005年在《复杂曲面激光测量与重构相关技术研究》文中提出产品数字开发技术是现代产品开发技术中的核心技术之一。逆向工程是实现产品数字开发的重要方法,成为当今研究的一个热点方向。它被广泛用于翻制模具、复制零件、快速原型制造等方面。 论文总结了现阶段国内外逆向工程的研究和应用成果,对点云获取的不同方法进行分析和比较;论述了利用激光扫描仪LSH-800进行曲面测量的原理、方法和关键问题;对复杂曲面进行了激光扫描测量。 论文详细研究了点云数据的处理问题,针对实物样件进行数字化时,不能在同一坐标系下将产品的几何数据一次测出的问题,即点云数据的坐标定位问题,采用基本像素进行定位的方法,将多次扫描得到的点云资料整合在同一坐标系下,解决了点数据输入软件时点坐标不统一的现象。用这种方法进行定位可以得到很高的整合精度。 采用角度判别法,对点云数据中的误差点进行删除,并利用surfacer软件的强大功能,对点云数据的精简、点云数据的特征识别、数据分割等关键问题进行了分析研究,为后续曲面重构的准确性奠定了基础。 对逆向工程中曲面重构的基本理论进行了探索;研究了如何应用计算机辅助设计技术,进行叁维曲面的拟合、延伸、剪切、求交等混和运算问题,探索出复杂自由曲面重构的方法和规律;研究了进行逆向工程项目时,在点云数据的精度和客户要求已知的情况下,曲面构建过程中,对曲线和曲面的拟合误差的分配方法。 由于构建倒角曲面时,在叁个倒角的交界处经常会出现叁边所形成的破洞,虽然Surfacer提供了直接构建叁边曲面的功能,但由软件直接创建的叁边曲面补片容易出现尖点,而且和周围的曲面缝补起来后形状不易调整。针对此问题,本文提出了在Surfacer环境中用“辅助法”构建叁边曲面补片的新方法,该方法有效弥补了Surfacer的不足,具有很好的使用价值。 最后作者运用Surfacer软件对螺旋锥齿轮模型的构建进行了研究,并进行了螺旋锥齿轮的叁维CAD造型。利用该模型能够方便进行运动仿真分析,齿轮修形和
朱险锋[7]2005年在《逆向工程中基于特征的人体曲面模型重建》文中进行了进一步梳理传统的逆向工程技术是单纯的面向几何的建模方式。该方式对设计者要求高,工作强度大,没有准确还原几何特征和特征间的约束关系,难以编辑、修改、创新设计,缺乏对制造、分析有用的语义信息。特征技术是在CAD模型基础上集成其它信息的有效途径。因此,在逆向工程中引入特征技术具有重要意义,基于特征和约束的逆向工程模型重建也是逆向工程研究领域的热点。 本文旨在以建立男性上体模型为目标来研究逆向工程中基于特征和约束的模型重建方法。论文在总结了逆向工程技术所包含的内容、研究现状、应用概况和特征建模技术的基础上,提出一种逆向工程特征建模的思路。为了能建立基于特征的人体自由形状曲面特征模型,首先研究了自由形状特征的分类、参数化、特征识别的方法,给出了一种由词汇和语法组成的语义特征语言,并确定了本文的建模方法,经过对人体曲面特征分析,建立了包含参数、顶点词汇、边词汇、语法的人体语义特征模型,为重建人体曲面特征模型奠定了重要的基础。其次,研究了如何将测量得到的人体点云数据与人体曲面特征模型对齐,进行误差分析,位置调整等关键技术,成功的将质心、惯性轴、对称面的计算方法引入到对齐过程中。然后,研究了对齐后的模型,如何将点云投影到曲面,识别出曲面特征,并对点云进行参数化和采用基于约束及能量优化法算法进行曲面重构,快速的建立不同人体的光滑G~1连续的B样条参数曲面模型。最后,针对人体模型重建的算法,开发了建立人体模型的原型系统RE-FBMS。 重建的人体模型可以为叁维服装设计提供依据。也可用于人机工程、计算机仿真、动画等方面。
鞠华[8]2003年在《逆向工程中自由曲面的数据处理与误差补偿研究》文中研究说明在产品开发及制造过程中，计算机辅助技术已被应用得相当广泛。新型计算机辅助技术的发展使得CAD／CAM无缝制造技术得以实现。由于在许多情况下设计者和制造者面对的是实物样件，需要将实物模型转化为CAD模型。因而产品信息模型是实现无缝制造技术的关键。与这种以实物模型为依据生成数据信息模型相关的技术，已发展为CAD／CAM中的一个相对独立的范畴，即逆向工程(Reverse Engineering)。在机械领域中，逆向工程(Reverse Engineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件的模型(产品原型或油泥模型)，利用各种数字化技术及CAD技术重新构造CAD模型而克隆或创造实物产品的过程。在与制造业密切相关的航空航天、汽车、造船及模具等工业领域，未来追求对产品功能和外形等方面的日益严格的要求，这使得自由曲面零件在现代工业中得到了越来越广泛的应用。其加工质量和生产周期对提高产品的性能和市场的响应速度起着关键作用。本文结合浙江省科技计划重点项目“多传感器集成的智能化柔性测量、加工一体化装备研制”和浙江省先进制造技术重点实验室建设项目“叁坐标数控曲面测量系统”，以自由曲面为研究对象，以获取自由曲面精确数据信息模型为目标，在传统数控铣床上研制开发基于运动控制卡的开放式数控非接触式激光测量系统，同时对逆向工程中的关键技术——自由曲面非接触式测量规划、测点数据的处理、误差补偿等技术进行研究，以有效地实现自由曲面的零件设计与制造的集成，实现制造过程的集成化、智能化、低成本。 论文首先分析了逆向工程技术在先进制造技术领域发展的必然和它的概念，通过分析逆向工程的应用领域、国内外发展现状，归纳出逆向工程的特点和研究热点，进而提出本论文选题的依据，概述了本论文的主要研究内容和论文结构。在分析开放式数控系统的基础上，提出“PC+运动控制卡”的开放式数控非接触式激光测量系统的体系结构。分别分析IPC与两种运动控制卡，包括PMAC和GT-400-SV集成的工作原理。给出系统的总体框架构成和激光非接触测头的数据采集原理。对数控非接触式激光测量系统的软件构成进行分析，然后给出基于开发的激光测量系统进行逆向工程关键技术研究的总体研究框架。 在截面线法测量的基础上，对阶梯式跟踪法、直线式跟踪法和仿形式跟踪法进行分析比较。基于叁次参数样条曲线的性质，在有界曲率的平面曲线的有界性的基础上，提出通过圆弧外延点位控制测头自动跟踪曲面，即后续测量点根据已测前叁点求得的圆弧曲率沿切线方向或曲率外延来进行预测，并根据测点矢量来估测保证数字化几何信息的充分性。并通过给定理论B样条曲线，对该算法进行仿真，验证该算法的有效性。 对逆向工程技术的第二步数据点的处理进行研究。首先剔除粗大误差，然后浙弓工大理六节攀士学七忆论文对测点数据进行滤波处理，再对大规模数据点进行压缩。在分析各种数据压缩算法的基础上，针对激光非接触测量设备提出一种基于直线度和距离偏差相结合的自适应数据压缩算法，通过实例对算法进行分析与比较。 在分析激光叁角测量的原理的基础上，建立激光测头的仿真模型，研究影响激光测量精度的影响因素。然后，设计实验，分别分析待测物体的表面特征，包括表面粗糙度、颜色、材料和表面倾角等对测量精度的影响。最后，对实验数据进行误差分析，首次提出误差表征法对测量数据进行补偿修正。 针对逆向工程中曲面部分破损、不完整，或者由在逆向工程过程中因测量方法和测量设备的局限而造成的阻塞和可及性问题使获取的数据信息不完整，提出了采用神经网络实现逆向工程中数据修补的方法。通过BP反向传播算法分析了神经网络在数据修补等几何造型方面的应用可能以及存在的问题。根据径向基网络学习速度快、避免了局部极小值的优点，建立了径向基神经网络模型，通过仿真实验分析径向基网络模型在数据拟合中应用的有效性。 基于开发的激光测量系统对前面各章理论进行实验研究。研究了表面轮廓边界的确定。并对从数据点到曲面重建再生成加工路径和从数据点直接生成数控加工路径通过实例进行了分析。 最后对本文的研究内容和主要工作进行了总结，并展望了下一步的研究方向。
赵艳平[9]2006年在《逆向工程在摩托车覆盖件建模中的应用》文中进行了进一步梳理逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术,是CAD领域中一个相对独立的范畴。逆向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术,逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。逆向工程能够提高设计精度,获得较高的模型质量,缩短设计和制造周期,具有广阔的应用前景,因此受到各国工业界和学术界的高度重视。本文研究了逆向工程的关键技术,并应用于摩托车覆盖件的模型重建。 逆向工程的关键技术包括:数据获取、数据处理和模型重建。本文简介各种测量方法的基本原理,分析其优缺点。对数据处理方法进行研究,得到数据处理的一般流程。理解曲线曲面的基础理论,讨论曲线曲面光顺以及光顺评价问题。 根据摩托车覆盖件的特点,采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用COMET400光学扫描仪高效率、高精度地完成摩托车覆盖件的数据获取工作。应用PolyWorks软件完成摩托车覆盖件的数据处理工作,获得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。以Imageware12和CATIA软件相结合的方法,充分利用软件的优势,完成摩托车覆盖件模型的创建工作,并针对摩托车覆盖件建模中的光顺问题、光顺评价、对称性问题以及CAD模型重建问题进行专题讨论。 研究表明,采用逆向工程的方法完成摩托车覆盖件的模型,可以获得较高的模型质量,提高效率,是一种行之有效的方法,具有重要的实际意义和较高的应用价值。
张淑芹[10]2007年在《多层次单元整体划分的曲面重构算法研究》文中提出逆向工程技术是随着计算机技术的发展和成熟,以及数据测量技术的进步而迅速发展起来的一种多学科的综合性技术。该技术已经广泛的应用于计算机辅助设计、虚拟制造、生物医学、电影特效、非破坏性测试以及教育等众多领域。在逆向工程技术中,模型的数字化和曲面重构是其关键环节。数据预处理是模型的数字化后必备的环节。本文在数据的预处理部分主要研究了数据的平滑滤波、精减处理,以及数据的几种插值和拟合方法,包括克里金插值法、距离反比加权法、薄板样条法、基函数法和最小二乘拟合法;然后用程序实现上述几种数据插值和拟合的方法,经分析比较,认为最小二乘拟合法是比较适合本课题的方法。曲面重构算法是逆向工程中的另一个关键内容,本文研究了多层次单元整体划分的曲面重构算法(简称MPU算法)。针对该算法在编程实现时需要采样点法矢的问题进行了分析研究,提出了采样点法矢计算和法矢一致化调整算法;然后运用数据插值和拟合两种思路分别实现了曲面的重构,并将插值和拟合后的重构结果进行了比较。最后,本文给出了算法实现平台,运用VC++编程语言,建立了实现曲面重构的软件系统,通过实验分析,得出该系统的可靠性。
参考文献：
[1]. 逆向工程关键技术研究及误差因素分析[D]. 郭勤静. 昆明理工大学. 2008
[2]. 汽车钣金件逆向工程中数据分层处理技术研究及应用[D]. 李绪武. 重庆大学. 2009
[3]. 基于逆向工程的汽车外形设计方法的应用研究[D]. 张欣宇. 武汉理工大学. 2008
[4]. 灰理论在CMM数据测量中的应用[D]. 孔俊. 江南大学. 2007
[5]. 基于区域特征分解的多传感器测量与混合建模研究[D]. 王乔. 广东工业大学. 2016
[6]. 复杂曲面激光测量与重构相关技术研究[D]. 李春玲. 山东大学. 2005
[7]. 逆向工程中基于特征的人体曲面模型重建[D]. 朱险锋. 江苏大学. 2005
[8]. 逆向工程中自由曲面的数据处理与误差补偿研究[D]. 鞠华. 浙江大学. 2003
[9]. 逆向工程在摩托车覆盖件建模中的应用[D]. 赵艳平. 西南交通大学. 2006
[10]. 多层次单元整体划分的曲面重构算法研究[D]. 张淑芹. 中国石油大学. 2007
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