收藏本站
《浙江大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究

边柯柯  
【摘要】:以点云几何造型为核心的反求工程技术,是CAD领域最活跃的研究分支之一,并已成为现代制造领域最为重要的产品数字化设计手段之一。本文在基于特征及约束的反求工程CAD建模策略指导下,深入研究了复杂自由曲面模型的协调设计和拓扑关系维护、还原的理论与方法。 针对已有的点云表面构线技术在处理多层点云曲面模型时出现的弱鲁棒性问题,以及构线过程中缺乏直观点云形状特征引导的现象,提出了一种基于空间栅格支撑与曲率云图引导的点云表面构线技术,为基于特征曲线网格的自由曲面重建方法提供了一种必备的工具。首先,将点云划入规则分布的空间栅格并基于三参数Shepard曲面估算点云曲率;其次,依据曲率云图反映的点云几何形状特征选择构线点,并应用基于空间栅格支撑的点投影算法计算构线点的投影点;然后,插值构线点列经投影计算得到的投影点序列,获得初始曲线;最后,构造与初始曲线节点分布一致的法矢曲线作为曲线投影的方向,结合二分法与基于空间栅格支撑的点投影算法将初始曲线投影至点云曲面。 针对多张重建曲面汇交区域的连续相容性问题,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。首先,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;然后,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。 针对复杂裁剪曲面模型的全局连续性协调及孔洞修补和后续的曲面局部形状优化问题进行了研究,提出了一种统一解决多张裁剪曲面间连续性协调及曲面汇交处残缺区域几何修补的方法。首先,应用带边界约束的B样条曲面重逼近技术和裁剪计算实现了裁剪曲面模型整体的G1连续;继而,引入局部形状优化泛函有效降低了逼近误差并改善了重逼近曲面的局部品质。 局部协调设计及几何修补破坏了原始CAD模型的拓扑并同时增加了自由曲面形状造型所需的曲面片数量。为此,提出了一种经局部协调设计及几何修补的复杂裁剪汇交曲面模型拓扑还原技术。首先,逆向定位汇交点(N面角点)并完整构造出决定还原后N边汇交曲面模型拓扑、几何形状和边界的特征曲线网格;然后,应用自由曲面逼近技术分片逼近经裁剪汇交曲面和协调曲面离散获得的点云数据重建B样条曲面以实现裁剪汇交曲面的拓扑还原。对应于B样条曲面逼近中边界条件施加的两种不同方式,提出了两种解决方案:其一,应用松弛边界约束的B样条曲面逼近技术分片还原裁剪汇交曲面的拓扑并继而引入自由曲面全局美化技术光滑缝合拓扑还原模型;其二,直接应用基于边界约束离散化的B样条曲面逼近技术实现拓扑还原并同时使模型整体达到G1连续。 与本文研究工作相关的主要算法已嵌入到基于特征的反求工程建模系统一—RE-SOFT中,给出的应用实例揭示了自由曲面模型的连续协调设计和后续的拓扑还原在反求工程中的意义。最后在总结全文工作的基础上,对未来的研究工作进行了展望。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 任玉波;孙惠学;;轿车门外板自由曲面的反求[J];机械设计与制造;2005年12期
2 李立英;柳和生;饶锡新;;反求工程在复杂型面产品中的应用研究[J];科技资讯;2008年11期
3 朱伟东;柯映林;;解析曲面与自由曲面混合模型的约束优化重建方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年09期
4 苏海,汪林祥,詹肇麟,徐人平;反求工程中几种自由曲面重构方法的分析[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2001年04期
5 朱根松;周天瑞;潘海鹏;胡世飞;;反求工程中扫描曲面特征的提取[J];计算机工程与科学;2007年05期
6 朱海花;李宝峰;郭朝勇;;AutoCAD环境下自由曲面的一种反求工程方法[J];机械设计与制造;2006年11期
7 鞠华,李剑,王恒奎,陈子辰;自由曲面的反求工程与快速原形技术[J];机电工程;2000年02期
8 郑鹏,张艳;反求工程中曲面生成算法的研究[J];沈阳工业大学学报;2004年04期
9 林朝斌,周建军;反求工程在模具设计及制造中的应用[J];杭州电子工业学院学报;2001年06期
10 陈浪,秦大同,郑小光;基于形状特征的自由曲面建模技术[J];机械工程学报;2002年11期
11 杨雪春;;反求工程中特征与特征提取技术研究[J];长沙大学学报;2009年02期
12 刘庆玲;;基于反求工程的CAD建模技术研究[J];机械管理开发;2007年06期
13 刘鹏鑫;王扬;;反求工程中多传感组合测量系统研究现状与发展[J];机械科学与技术;2008年07期
14 刘文静;;基于UG的反求建模——以车门内板为例[J];大众科技;2009年02期
15 李祥;穆星宇;;基于MasterCAM的汽车覆盖件反求造型及数控加工仿真[J];机械工程师;2009年02期
16 邢青松,江立颖;面向产品反求的CAD/CAM一体化系统的研究[J];组合机床与自动化加工技术;2000年07期
17 陶嵘,聂如春,王军祥;几何造型反求工程技术综述[J];机械设计;2001年05期
18 苏海,詹肇麟,范君艳,徐人平;工艺品的反求测量、建模与输出[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2001年04期
19 薛领涛,李郝林;基于模糊推理的自由曲面插值方法[J];机械设计与制造工程;2002年05期
20 单东日,柯映林,刘云峰;反求工程中复杂曲面测量规划研究[J];中国机械工程;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马正元;杜丽敏;靳国旺;;基于反求工程的自由曲面建模[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
2 宋志俭;管延锦;李辉平;王广春;赵国群;;基于反求工程和激光快速成型技术的新型车轮开发[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年
3 宋志俭;管延锦;李辉平;王广春;赵国群;;基于反求工程和激光快速成型技术的新型车轮开发[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
4 杨雪春;;反求工程建模中点云切片技术研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
5 杜建红;张红兵;况定科;;基于反求工程的复杂曲面产品CAD/CAM研究[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
6 刘同海;;从技术引进的角度谈谈反求工程[A];第二届全国称重技术研讨会论文集[C];2000年
7 许敬;刘江;韩蕴秋;史海涛;;经济型激光快速测量机的研究[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
8 隋连升;王晓强;蒋庄德;;基于特征线的复杂曲面反求工程中的CAD建模技术[A];中国仪器仪表学会学术论文集[C];2004年
9 李春;刘书桂;;三坐标测量机的测头半径补偿与曲面匹配[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
10 张定华;赵歆波;;基于数字样品虚拟测量的反求工程CAD建模技术[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王平;创新科技填补国内空白 技术应用引领先进时代[N];大众科技报;2009年
2 本报记者 唐茹 本报通讯员 高参军;专业化治理“良方”保曲线“健康”[N];人民铁道;2009年
3 张东风;从模仿创新到同场竞技[N];中国企业报;2006年
4 本报记者 辛苑薇;合资腾讯 团购鼻祖Groupon曲线入华[N];21世纪经济报道;2011年
5 记者 谭华健;戴上眼镜便可随时随地欣赏电影[N];中山日报;2009年
6 本报记者 周慧敏 周璐璐;“转”出企业的“微笑曲线”[N];中国企业报;2010年
7 中银国际证券分析师 张戬;日本地震后的“J”曲线效应[N];证券时报;2011年
8 记者 赵晓琳;新华联证实大股东接洽太子奶 曲线拿地值得玩味[N];上海证券报;2011年
9 本报记者 秦可 通讯员 耿峰 张咏林;还是把曲线拉直好[N];中国机电日报;2000年
10 本报记者 史彦;电影超市曲线降价[N];中华工商时报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
2 刘云峰;基于截面特征的反求工程CAD建模关键技术研究[D];浙江大学;2004年
3 李欣;自由曲面结构的形态学研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 王恺;大功率LED封装与应用的自由曲面光学研究[D];华中科技大学;2011年
5 孙玉文;面向快速原型制造的反求工程关键技术研究[D];大连理工大学;2000年
6 王尚;基于LED阵列的自由曲面光学系统与控制系统研究[D];华中科技大学;2012年
7 范树迁;反求工程中自由形状模型的美化技术[D];浙江大学;2006年
8 吕震;反求工程CAD建模中的特征技术研究[D];浙江大学;2002年
9 陈浪;基于形状特征的自由曲面CAD重构理论及应用研究[D];重庆大学;2002年
10 龚振宇;基于反求及快速成型技术的颌骨畸形整复的临床应用研究[D];第四军医大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳;基于结构光测量技术的自由曲面反求工程关键技术的研究[D];河北工业大学;2000年
2 周纯江;基于反求工程的自由曲面数控加工的研究与应用[D];浙江工业大学;2004年
3 张艳;面向数控加工的复杂曲面反求工程的研究[D];沈阳工业大学;2004年
4 马阳;基于反求的数控加工刀具轨迹的路径规划[D];沈阳工业大学;2005年
5 赵作智;基于非均匀有理B样条(NURBS)的曲面反求的研究[D];清华大学;2000年
6 李春平;三坐标测量机在烟机零件反求工程中的开发与运用[D];重庆大学;2003年
7 苏海;反求工程在工业设计中的应用研究[D];昆明理工大学;2002年
8 马英军;船用低速柴油机排气阀阀杆与转翼的几何反求研究[D];大连交通大学;2010年
9 张金萍;反求工程中重构精度的研究及其在凸轮反求设计中的应用[D];昆明理工大学;2002年
10 赵岩;基于CMM的反求工程中若干关键问题的研究[D];沈阳工业大学;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978