課程結(jié)業(yè)(論_文)-逆向工程技術(shù)與應(yīng)用-wenkub
2023-01-22 01:30:23 本頁面
【正文】 測量和非接觸式測量。 傳統(tǒng)的正向工程通常是從概念設(shè)計到圖樣．再制造出產(chǎn)品．也就是說，傳統(tǒng)的設(shè)計是由未知到已知、由想象到現(xiàn)實的過程．是 “從無到有”：而逆向工程是在現(xiàn)有實體測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)其三維 CAD 信息模型的過程，將模型的格式文件加以轉(zhuǎn)換．就可以被快速原型制造系統(tǒng)所接受．從而實現(xiàn)了產(chǎn)品的快速開發(fā)．其是”從有到新”。特 別是面對產(chǎn)品更新?lián)Q代加快．某些產(chǎn)品的市場壽命已經(jīng)比新產(chǎn)品開發(fā)周期更短的環(huán)境．保持不斷地推出適銷對路的新產(chǎn)品．是企業(yè)能夠在市場競爭中取勝的基礎(chǔ)。 數(shù) 據(jù)預(yù)處理 ................................ 錯誤 !未指定書簽。 Abstract ......................................... 錯誤 !未指定書簽。 1 緒論 ........................................... 錯誤 !未指定書簽。 特征提取及建模 ............................ 錯誤 !未指定書簽。逆向工程技術(shù)(reverse engineering． RE)是相向工程技術(shù)而言的。逆向工程包括數(shù)據(jù)讀入、數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取及建模、 STL 模型的優(yōu)化與再設(shè)計。接觸式測量方法通過測量探針與樣件的接觸而記錄樣件表面點的坐標(biāo)位 置。 非接觸式測量方法主要是基于光學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等領(lǐng)域中的基本原理．將一定的物理模擬量通過適當(dāng)?shù)乃惴ㄞD(zhuǎn)換為樣件表面的坐標(biāo)點。必須要把這些異常 點給剔除掉才能進(jìn)一步保證點云數(shù)據(jù)的精度。數(shù)據(jù)分塊根據(jù) 分塊的方法可以分為基于邊、基于面和基于邊和面 的數(shù) 據(jù)分塊混合技術(shù)。特征提取是逆向 T 程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)．直接決定了模型的精度。對二次曲面的特征提取一般是基于最小二乘原理和區(qū)域生長的方法來獲得數(shù)學(xué)參數(shù)。對于旋轉(zhuǎn)曲面主要是確定其旋轉(zhuǎn)中心軸．一般根據(jù)旋轉(zhuǎn)面所有法矢均與旋轉(zhuǎn)軸相交的性質(zhì)利用直線幾何理論來確定旋轉(zhuǎn)軸。 模型優(yōu)化再設(shè)計 STL 模型優(yōu)化包括三角形個體的形狀優(yōu)化和保證三角網(wǎng)格與實際曲面的誤差在精度要求范圍之內(nèi)兩個方面。 STI 模型的再設(shè)計包括編輯 (復(fù)制、移動、旋轉(zhuǎn)、縮放 )、割、拼接和局部變形等功能。 CMM 通常是基于力 變形原理，通過接觸式探頭沿樣件表面移動，并與表面接觸時發(fā)生變形檢測出接觸點的三維坐標(biāo)。激光三角法是目前最成熟，也是應(yīng)用最廣泛的一種主動式視覺方法。投影光柵法的主要優(yōu)點是測量范圍大、速度快、成本低、易于實現(xiàn)，缺點是精度較低（ ? ），只能測量表面起伏不大的較平坦物體，對于表面變化劇烈的物體，在陡峭處往往發(fā)生相位突變，在測量精度大大降低。目前，設(shè)備價格昂貴、獲取數(shù)據(jù)的精度較低，對實物的材料有所限制是非破壞式方法的主要不足，而破壞式方法相對來說精度較高，但不宜用于單件或貴重零件的測量，而且花費時間較長。在實際的產(chǎn)品中，只由一張曲面構(gòu)成的情況不多，產(chǎn)品形面往往由多張曲面混合而成。 基于曲線的曲面重建方法的原理是在數(shù)據(jù)分割的基礎(chǔ)上，首先由測量點插值或擬合組成曲面的網(wǎng)格樣條曲線，再利用放樣、混合、掃描等曲面造型功能進(jìn)行曲面重建，最后通過延伸。曲面一般選取 B 樣條表示，在曲面重建中，能夠構(gòu)造出標(biāo)準(zhǔn)的 B 樣條曲面。當(dāng)前，市場上提供了逆向建模功能的軟件達(dá)數(shù)十種之多，但大致可以分為兩類：一是專用的逆向軟件，如Imageware、 Geomagic、 Polyworks、 CopyCAD、 ICEMSurf 和 REsoft 等，如 PTC 的Pro/scantools 模塊、 UG 的 Point cloudy 功能等。這種檢驗主要包括兩方面的內(nèi)容： STL 模型數(shù)據(jù)的有效性和 STL 模型封閉性檢查。另一方面，實際應(yīng)用中的產(chǎn)品零件（結(jié)構(gòu)件）絕大多數(shù)是由規(guī)則幾何形體（如多面體、圓柱、過度圓?。┙?jīng)過拓?fù)溥\算得到，因此對于結(jié)構(gòu)件模型的重構(gòu)來講拓?fù)潢P(guān)系重建顯得尤為重要。為了再后續(xù)步驟中提高運算效率，有必要首先去除冗余數(shù)據(jù)，提高存儲和運算效率 ，同時建立 STL 模型三角形拓?fù)潢P(guān)系，即建立三角形的邊信息結(jié)構(gòu)，記錄每條邊的左右三角形。如果將描述模型平面部分的三角形合并，然后提取出平面的邊界，利用邊界就可以將不同的幾何體素區(qū)分開來。 先進(jìn)制造技術(shù)課程結(jié)業(yè) 論文 第 5 章 基于 STL模型的逆向工程實體建模 8 平面識別過程是一個遞歸循環(huán)：設(shè)任一三角形為“種子”三角形，其法矢為 0N 。以新得到的“種子”多邊形邊界為依據(jù)，尋找相鄰三角形，再重復(fù)以上合并步驟，使“種子”多邊形不斷長大，最終當(dāng)所有相鄰三角形均無法與“種子”多邊形合并時，遞歸停止。邊直化就是將共線的短邊合并成為一條直線邊。當(dāng)邊界邊鏈表中所有的邊都遍歷分離以后，就可以得到所有組成零件的獨立幾何體的個子的邊集合。我們可以看到，原來 STL 模型上所有的平面都被提取出來了，而諸如圓 角、圓柱面。 (a)STL 模型 (b)提取平面邊界后的模型 先進(jìn)制造技術(shù)課程結(jié)業(yè) 論文 第 5 章 基于 STL模型的逆向工程實體建模 9 (c)分離出的四個元素體 圖 2 幾何體素的分離 規(guī)則幾何體素重構(gòu) 由于大多數(shù)結(jié)構(gòu)件模型可以分解為平面和各種二次曲面（圓柱面、球面、錐面等）的組合，因 此將這些規(guī)則幾何體利用參數(shù)化方法重構(gòu)以后，就可以得到具有參數(shù)信息的結(jié)構(gòu)件模型。 （ 1）圓柱（外圓柱面、內(nèi)孔面）體素重建由于 STL 模型是用離散的數(shù)據(jù)表示連續(xù)曲面，因此模型
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