基于逆向工程的自由曲面重构技术研究

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1、山东大学硕士学位论文基于逆向工程的自由曲面重构技术研究姓名：李刚申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：冯显英20090516摘要逆向工程是根据已经存在的产品或模型，用一定的测量设备对实物或模型进行测量，获得三维轮廓点数据；再根据测量点数据通过三维几何建模方法重新构建实物的CAD模型，继而将这些模型用于产品的分析、制造和创新的过程。相对于传统的正向设计方式，逆向工程更适用于只有产品或实物模型，没有产品图纸的条件下实现产品的制造。逆向工程在机械、航空、航天、医疗等领域的应用日益广泛并得到了越来越多的重视。本文在基于

2、三坐标测量机的接触式测量的基础上，对逆向工程的关键技术进行了研究。数据获取是逆向工程技术中非常重要的一步，本文对常用的数据获取方法进行了分类讨论，分析了不同的测量方法各自的原理和优缺点，在此基础上，阐述了HIT7106C型三坐标测量机的工作原理、数据测量路径规划和测头半径的补偿方法。点云数据的预处理是逆向工程的一项重要的技术环节，对此系统的阐述了点云数据预处理的技术流程，多视点云对齐的基于三基准点的对齐方法；对数据平滑滤波的各种方法进行了对比；讨论了数据精简方法和点云的分割方法。复杂曲面的CAD模型重建是逆向工程的研究重点之

3、一，本文阐述了逆向工程中的曲面重建技术，包括曲线曲面的理论基础和拟合方法；曲线曲面的精度评价、误差控制、光顺评价方法等。通过imageware软件详细研究了放样曲面中曲线的起始点、节点分布和方向对曲面精度的影响，给出了非矩形区域曲面的构建方法。通过具体案例的分析制作，总结了逆向造型的技巧和要点。在普遍采用CAX技术进行产品开发的今天，建立产品的数字化模型是产品设计的中心内容。在产品数字模型建立过程中，作为实现创新的重要手段，逆向工程技术的应用越来越受到重视，利用RE技术和CAD技术可以显著提高复杂外形产品的数字化建模工作质量

4、和效率，增强企业对市场的快速响应能力。本论文的研究工作丰富了产品造型设计的理论和方法，将促进逆向工程在产品设计中的应用和推广。关键词逆向工程；接触式测量；数据处理；曲面重构；ImagewareABSTRACTReverseEngineering(RE)referstoanobject’SCADmodelre-constructionprocessaccordingtothedataanalysisobtainedfromthefabricatedproduct．Comparedwithconventionaldesignmo

5、de，reverseengineeringisappliedtothefollowingenvironment：onlyproductorobjectmodelisavailable，whilethedrawingoftheproductisunavailable．Nowadays，REhasbeeninwidelyusedandarousedmoreandmoreattentioninmanyareassuchasmachinery,aviation,aerospaceandmedicaltreatment．Thisart

6、icleinvestigatesthekeytechniqueinREusingCoordinateMeasuringMachinetechnology．DataacquisitionisanimportantstepofReverseEngineering．Thetechniquesofcoordinatedataacquisition,characteristicsandapplicationfieldofdifferentmeasurementmethodswerediscussedinthispaper,andthe

7、nthemodelingdatameasurementmethodwasselected．Thetechnologyofregistration,datasmoothness，datareductionanddatasegmentationwerealsodiscussed．PreprocessingofpointclouddataisoneofthekeytechnologiesinReverseEngineering．TheproductCADmodelreconstructionofcomplexsurfaceison

8、eofthemostimportantaspectsinReverseEngineering．So，theprincipaltechniquesofsurfacereconstructionwereelaboratedinthedissertation．Someexamplesweregi