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基于形状特征的自由曲面CAD重构理论及应用研究

自由曲面的重构作为复杂工业产品设计、制造及检测的重要技术手段之一,深受CAD/CAM领域工程界的广泛重视。随着计算机技术,自动控制技术及CAD/CAM技术的发展,三坐标测量机(CMM)因其测量精度和智能化程度较高的特点,也被用于自由曲面的重建。但其测量效率问题常常约束了它在曲面重构中的广泛应用。本文基于自由曲面的形状特征,从提高三坐标测量机的测量效率入手,对曲面的重构理论及其工程应用进行了深入的研究分析。此外,由于得到的曲面都是以非均匀B样条或NURBS表示,故易于融入现有的CAD/CAM系统。本文提出并建立了基于物体三维重心的自适应数字化模型,在此基础上对数字化模型中的弯曲度进行了深入的分析和研究,提出了表征曲面上一点弯曲程度的高斯弯曲度模型;同时,通过网格初始化方法,实现了数字化网格的加速形成。研究结果为自由曲面的离散采样规划奠定了理论基础。根据接触测量的特点,为提高测量效率,本文提出了一种两次采样的曲面数字化规划方法。该方  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机械设计与制造工程》2014年05期
机械设计与制造工程

CAD曲面的测地线计算方法

复合材料自动铺丝技术又叫做纤维铺放技术,是近年发展起来的一种高效率、低成本先进复合材料自动化成型技术,已经广泛地应用于航空宇航等高性能复合材料结构的制造当中。自动铺丝技术的轨迹有多种规划模式,一般通过自然路径轨迹规划的方法可使得铺放更加简便。自然路径求解其实是物理概念至几何概念的一个推广。从平面与可展曲面来说,自然路径就是一条平面上的直线或是一条可展曲面上的测地线[1],曲面上的自然路径构造方法有很多,但大多数是通过迭代来得到一系列的点以近似地表示出自然路径[2-3]。此外,由于沿回转体的测地缠绕是纤维稳定缠绕的一个条件,故另一种较为广泛应用的纤维连续缠绕法的路径规划中也有测地线的应用。曲面上测地线的求解方法可划分成两大类:一类为用分析法推导出生成测地线的具体公式,即经典测地线公式[4]。该方法利用了其实际上为平面上的直线推广这一基本性质。另一类是由各种测地线的性质推导出离散公式。如Zantout等提出的于数字采样所得到的曲面上...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机械与电子》2005年12期
机械与电子

面向CAD的反求工程

0引言从设计的角度出发,构造产品结构模型所需要的信息是有限的,对于任意一个产品或模型来说,无论是其外形或是其结构,总是蕴涵了设计意图,以最复杂的曲面造型为例,只需要得到形成曲面的控制点或控制线即可开展造型[1],因此,面向CAD的反求工程技术强调测量点的针对性、目的性和精简性[2].它引进并行工程的思想,始终将产品设计作为出发点,数据测量与产品设计同步进行,用测量数据指导设计,同时用设计结果检验和修正测量数据,将产品设计活动贯彻在数据获取的全过程中,因此避免了基于点云"测量反求工程的一系列技术难点,由此带来明显的优点.1系统构成面向CAD的反求工程系统采用先进的多关节机械测量臂,结合通用CAD设计系统,构成一个反求工程设计系统,如图1所示.图1反求工程设计系统2硬件系统面向CAD的反求工程系统,其特点在于采用了多关节机械式测量臂,并记录各关节中的角位移量,通过计算得到测量头的空间坐标值.使用测量臂进行测量具有如下特点.a.测量的...  (本文共3页) 阅读全文>>

《电子测量与仪器学报》2012年10期
电子测量与仪器学报

基于CAD模型的自由曲面自适应采样策略

1引言在与现代制造技术紧密相关的航空航天、汽车、造船等工业领域,如发动机叶轮、飞机机翼、汽车覆盖件等自由曲面类零件应用日益广泛。此类零件的加工质量已成为影响整个系统正常运转的关键因素,因此必须对自由曲面进行数字化测量以保证其加工精度。数字化测量方法包括非接触式测量和接触式测量两大类[1]。文献[2-4]利用基于视觉理论的影像测量技术,采用视觉设备实现工件的非接触测量。但该方法存在一些固有缺陷,对复杂型面,特别是内孔测量时会出现光路遮挡;测量所能实现的可测深度与宽度有限等[5]。而接触式测量利用多种测头可以实现各种内外表面测量,其涉及确定合理的采样点数及采样点分布,其中等间距采样方法由于原理简单且易于实现,在实际测量中应用广泛,但是也存在明显不足。对于曲率变化较大的自由曲面,如果采用小步长测量,则测量效率低;如果采用大步长测量,则测量数据难以反映被测曲面曲率较大处的几何特征,影响采样精度。另外曲率大的区域变化剧烈,加工工艺性差,加...  (本文共6页) 阅读全文>>

《海南大学学报(自然科学版)》2010年01期
海南大学学报(自然科学版)

CAD数据修复中寻找相邻曲面的空间包围盒算法

在实际工程中运用CAD数据进行分析已经越来越普遍,但是许多CAD模型中经常包含由于不一致的模型修改或者不同设计者在设计同一个模型时没有采用相同标准而产生的缺陷,这些缺陷通常可能是曲面片之间的不连续或者是搭接和相交.而数据文件在不同CAD文件格式(IGES,STEP,VDA等)间转换时,就会产生曲面碎片、微小长度的边、畸形和曲面裂缝、曲面重叠、曲面相交、曲面上存在孤立点等问题,从而导致不能或者很难进行进一步的CAD数据处理,因此就需要对CAD模型进行修复.而对错误的CAD数据进行修复需要模型的拓扑信息,在进行曲面修复之前,需要对读入的CAD数据进行曲面片间关系的判断并建立曲面片之间的拓扑关系表.本文提出并实现了一种基于ACIS平台加速寻找相邻曲面的空间包围盒算法,首先对读入的模型的所有曲面求出其空间包围盒,然后对每个曲面的每条边求出曲线的空间包围盒,利用空间包围盒是否相交确定是否可能相邻,最后运用边界匹配算法确定曲面相邻关系.1寻...  (本文共4页) 阅读全文>>

《仪器仪表学报》2004年04期
仪器仪表学报

基于特征线的复杂曲面反求工程中的CAD建模技术

1 引  言近年来 ,随着计算机视觉、数字图像处理以及CAD建模技术的发展 ,反求工程已经发展成为包括形状反求、工艺反求和材料反求等诸多方面的复杂的系统工程。反求工程的不断发展 ,逐渐改变了沿袭多年的产品零件常规设计方法 ,即目前在制造业广泛使用的正向工程。反求工程与传统的正向工程的基本区别在于 :正向工程是由较高层次的抽象概念设计过渡到设计的物理实现 ,从概念设计到 CAD模型具有一个明确的过程 ;而反求工程是基于一个实物模型来构造出它的设计模型 ,然后通过对重构模型特征参数的调整和修改达到实物模型的逼近或修改 ,从而满足新产品的各种需求。反求工程可以缩短从设计到制造的周期 ,在工程上已经广泛应用于新零件的设计、磨损零件的还原以及数字化模型检测等。反求工程有两个重要研究内容 :一是如何快速准确地获取产品表面的原始数据 ,即产品表面数字化 ;二是如何完成曲面重构技术。这里介绍了激光线扫描测量原理 ,以及进行复杂曲面反求工程建模时...  (本文共4页) 阅读全文>>