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面向再设计的逆向工程CAD建模技术研究

黎波  
【摘要】:逆向工程作为现代先进的设计方法之一,在产品开发设计中扮演着越来越重要的角色。并随着计算机图形学、计算机辅助几何设计以及高性能计算机等相关技术的发展,逆向工程得到了前所未有的深入研究和广泛应用。为了更加有利地支持产品的创新设计,如何将逆向设计与正向设计相结合成为了逆向工程研究所关注的焦点之一。本文重点研究了面向再设计的逆向工程相关技术及方法,为逆向工程技术的应用提供指导。 根据实际当中面对不同类产品的问题,本文将研究内容分为针对结构类产品的逆向参数化建模及再设计方法,针对曲面类产品的逆向建模及基于曲面变形的再设计方法两类。主要以CATIA、ThinkDesign等商业CAD软件为平台,并结合逆向工程中的相关理论,研究了逆向建模技术以及各种再设计方法。 在针对结构类产品时,提出通过现有的、成熟的商业CAD软件,并结合特征提取相关理论方法在结构类产品中进行各种特征的提取,如辅助特征提取、截面特征提取、非截面曲线特征提取等等。通过这种特征的提取,使得重建的CAD模型能更加准确地反映原始产品的设计意图。而更为重要地是,所提取的特征为参数化的特征,即得到是参数化特征模型,这非常有利地支持产品创新再设计。 在针对曲面类产品时,同样提出基于特征的曲面逆向建模,即自由曲线曲面拟合及提取方法、多截面曲面特征提取、过渡曲面特征提取等等,这在准确反映原产品设计意图的同时,也更使得曲面类产品的表面质量得到最好保证。本文对于曲面类产品重点研究了基于曲面变形的再设计方法,如基于约束的曲面变形、基于控制点移动的曲面变形等等。即是利用商业CAD软件为无法参数化的曲面模型提供了非常方便的修改手段,如此,便能使曲面类产品像结构类产品一样可以随用户需要而进行必要地调整。 本文也通过实例证明,这些特征提取技术以及再设计方法为产品的创新再设计提供了行之有效的途径。


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