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反求工程曲面重构技术研究

李东泽  
【摘要】:目前,激烈的市场竞争使产品更新换代频繁,要求企业做出快速反应。工业产品中自由曲线曲面设计由于三视图表达不清而难以进行CAD建模。利用反求工程技术,可以有效缩短产品开发时间,提高市场竞争力,解决CAD建模中的难题。本文在全面分析国内外反求工程领域研究现状的基础上,把反求工程CAD建模中三维表面重构作为研究重点,并对三维重构中交互建模进行了深入研究。 本文提出网格法进行三维散乱点曲面重构,并对网格法中的网格规划问题提出统筹规划的方法。网格线的构建采用低次、少控制点的方法,使生成的曲面简洁光顺。网格骨架线间以及骨架线与曲面间至少要施加一阶连续性约束,实现曲面间光滑过渡。对散乱点曲面拟合分为两种基本类型:由点直接生成面以及由点—线—面的方式生成面,并对各类型曲面拟合的特点及适用场合进行了归纳总结。 对曲面重构中的曲面拼接,提出实现光顺拼接的关键因素是曲面边界的选择及曲面变化趋势,并给出如何确定边界和怎样判断曲面变化趋势的检测手段。对曲面拟合及拼接的数学方法进行了初步探讨,尝试如何对曲线、曲面的控制点、节点向量以及次数进行优化。 对工程中的渐消面、三边域曲面以及Y型曲面等特殊形状的曲面重构给出了解决方案,对蒙皮法中出现的曲面畸变现象进行了具体分析,并通过边界规范化、数据延拓以及曲面裁剪几个步骤使曲面畸变得到控制。 最后,本文将所述三维重构方法应用于“佳宝”汽车外形改型设计,经过再设计实现创新,取得工程应用的较好效果。


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