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《重庆大学》 2005年 博士论文
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一种基于液面的产品截面轮廓逆向工程系统的研究

张鹏  
【摘要】: 2l世纪的制造业正面临着越来越激烈的全球化市场竞争,而快速与创新的产品开发技术是目前众多制造企业的迫切需求。逆向工程技术以其快捷有效缩短开发周期已经成为产品开发中的一个重要的方法,本论文面向产品快速开发对逆向工程技术进行了研究。 论文对基于逆向工程的产品开发体系进行了概述分析,综述了逆向工程的作用以及国内外研究现状。在分析已有数字化扫描方法的特点和使用场合的基础上,提出了一种新型的基于液面的物体轮廓数字化扫描方法,系统地阐述了其基本原理、算法、系统组成以及工作流程。该方法以液体作为中间介质,当物体零件放入装有液体的容器中时,液面与物体之间形成交线,这实际就是被测物体的截面线。通过图象采集处理并几何建模就可以获得物体的数字化几何模型。 根据上述原理研究了扫描过程中所涉及到的关键的五大技术,对出现的问题进行了理论分析,对各个关键技术进行了具体方案论证。通过分析润湿效应,开发研制了一种可以满足系统图象处理要求、并有效减少张力的专用水基浓缩液;设计实施可行实用的液面高度控制装置;分析了光学成像系统,确定了图象采集系统方案;分析测量系统误差的来源,从理论上探讨了系统的标定方法;开发了边缘数据提取转换软件和扫描系统控制软件,并制作了装置样机,进行了相关实验。 在三维模型重构方面,从下游应用技术角度提出了三种基于逆向工程的产品模型和各自的应用范围,综述了逆向工程中曲面模型的构建方法和构建流程,用应用事例说明了基于曲线的曲面模型构建方法和问题。针对在实际应用中模型重构的形状逆向以及重构耗时问题,从特征概念出发,提出基于逆向工程的特征抽象与分解方法,在UG上通过二次开发技术并对各种功能进行封装和描述,初步建立逆向工程特征建模方法,并用事例进行了验证。 在原型制造方面归纳原型的分类以及作用,就目前物理原型的制造技术中进入实际应用的快速原型RP和快速模具RT的技术进行了总结和比较,认为基于NC机加工是原型快速制造的一个有效补充。对采取NC加工整体材料快速制造原型的关键问题进行分析,提出了具体的流程和解决方案。由于原型的制造技术众多,为方便决策建立了面向原型快速制造的决策框架模型和求解方案,并就原型制造决策的几个关键问题进行了分析,最后用各种原型制造应用事例说明RP、RT和NC加工这三种方法是互为补充的原型快速制造方法。


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