課程結業(yè)(論_文)-逆向工程技術與應用(編輯修改稿)
2025-02-03 01:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。 先進制造技術課程結業(yè) 論文 第 3 章 表面數(shù)字化技術 5 由于 CMM 的測量精度與視覺方法在測量速度以及范圍方面的優(yōu)勢，基于 CMM與視覺方法集成的數(shù)字化方法也格外受到學者們的重視。其基本思路是先由視覺系統(tǒng)提供一個被測物體的初始整體模型，再由該模型引導 CMM 進行有針對性的測量，從而提高 CMM 的測量效率以及彌補視覺技術再精度方面的不足。 先進制造技術課程結業(yè) 論文 第 4 章 CAD 模型重建技術與軟件 6 4 CAD 模型重建技術與軟件 逆向工程三維 CAD 模型重建后續(xù)產(chǎn)品加工制造、快速成型、工程分析喝產(chǎn)品再設計的基礎，其目標是根據(jù)離散的數(shù)據(jù)點集構造出一段光滑、連續(xù)的 CAD 模型，因此，模型重建技術是逆向工程的關鍵技術 。在實際的產(chǎn)品中，只由一張曲面構成的情況不多，產(chǎn)品形面往往由多張曲面混合而成。因此在曲線、曲面擬合之前還要進行的工作是數(shù)據(jù)分割。由于組成曲面類型的不同， CAD 模型重建的一般步驟為：先根據(jù)幾何特征對點云數(shù)據(jù)進行分割，然后分別對各個曲面片進行擬合，再通過曲面的過度、相交、裁剪、倒圓等手段，將多個曲面“ 縫合”成一個整體，即重建的 CAD 模型。 測量數(shù)據(jù)分割完成后，根據(jù)曲面造型方法的不同，分為基于曲線的曲面造型方法和基于測量點的曲面造型方法。 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行曲面重建，最后通過延伸。求交、過渡、裁剪等操作，將各曲面片拼接或縫合成整體的復合曲面模型。 基于測量點的曲面重建方法的原理是直接建立滿足對數(shù)據(jù)點的插值或擬合曲面，既能處理規(guī)則點也可直接擬合散亂點。對于大量數(shù)據(jù)點，支持曲面對點的最佳 擬合。曲面一般選取 B 樣條表示，在曲面重建中，能夠構造出標準的 B 樣條曲面。 基于斷層數(shù)據(jù)的表面重建方法最早采用基于輪廓線的描述方法，后經(jīng)發(fā)展，形成了如平面輪廓的三角形算法、基于表面輪廓的 Delaunay 等多種算法 ?；诒砻娴膬?yōu)點是可以采用比較成熟的計算機圖形學的方法進行顯示，計算量小，運行速度快，借助于專業(yè)硬件支持，可以實現(xiàn)實時顯示，但表面重建需要首先對斷層圖像進行分割以提取出斷層數(shù)據(jù)，由于目前分割技術所限，缺少準確有效的方法，在分割時細節(jié)信息容易丟失。 伴隨這逆向工程及其相關技術理論研究的深入進行，其成 果的商業(yè)應用也日漸受到重視，涌現(xiàn)出了大量的商業(yè)化逆向工程 CAD 建模系統(tǒng)。當前，市場上提供了逆向建模功能的軟件達數(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。一般，無論是專用的逆向軟件，還是提供逆向模塊的正向 CAD/CAM/CAE 軟件，在整個逆向工程的 CAD 模型建構上，都還不具體優(yōu)秀而有理想通用的處理能力，在當前 的逆向 CAD 建模中，結合實際中不同需求的逆向特點，將通用型 CAD/CAM 軟件與逆向軟件相結合，是有效解決曲面重建工程問題的重要方法。先進制造技術課程結業(yè) 論文 第 5 章 基于 STL模型的逆向工程實體建模 7 5 基于 STL 模型的逆向工程實體建模 模型是以三角形集合來表示物體外輪廓形狀的幾何模型 。在實際應用中對 STL 模型數(shù)據(jù)是有要求的，尤其是在 STL 模型廣泛應用的 RP 領域，對 STL 模型數(shù)據(jù)均需要經(jīng)過檢驗才能使用。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。有效性檢查包括檢查模型是否存在裂隙、孤立邊等幾何缺陷；封閉性檢查則要求所有 STL 三角形圍成一個內(nèi)外 封閉的幾何體。文中討論的 STL 模型重建技術中的 STL 模型，均假定已經(jīng)進行有效性和封閉性測試，是正確有效的 STL 模型。 由于 STL 模型僅僅記錄了物體表面的幾何位置信息，沒有任何表達幾何體之間關系的拓撲信息，所以在重建實體模型中憑借位置信息重建拓撲信息是十分關鍵的步驟。另一方面，實際應用中的產(chǎn)品零件（結構件）絕大多數(shù)是由規(guī)則幾何形體（如多面體、圓柱、過度圓?。┙?jīng)過拓撲運算得到，因此對于結構件模型的重構來講拓撲關系重建顯得尤為重要。實際上，目前 CAD/CAM 系統(tǒng)中常用的 Brep 模型即是基于這種邊界表示的基本幾 何體素布爾運算表達的。 因此 STL 模型重建的過程如下：首先重建 STL 模型的三角形拓撲關系；其次從整體模型中分解出基本幾何體素；重建規(guī)則幾何體素；然后建立這些幾何體素之間的拓撲關系，最后中間整個模型。 三角形拓撲關系重建 STL 模型中僅僅包含產(chǎn)品的幾何位置信息，而且 STL 中的三角形頂點是重復記錄的，其重復度為 N（ N 為以該點為頂點的三角形數(shù)目）。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 模型三角形拓撲關系，即建立三角形的邊信息結構，記錄每條邊的左右三角形。 考慮到排序運算的效率，我們采用雙向鏈表的方式記錄每一條邊的左右三角形信息。 三角型拓撲關系的建立不
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