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酸奶桶的反求造型研究【18300字】【优秀机械毕业设计论文】

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编号:607032    类型:共享资源    大小:5.63MB    格式:RAR    上传时间:2016-02-28 上传人:木*** IP属地:江苏
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酸奶 造型 研究 钻研 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
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文档包括:
说明书一份,42页,18300字左右.
开题报告一份.
外文翻译一份.

酸奶桶的反求造型研究

摘 要:本文提出如何利用UG和surfacer软件进行模具逆向设计的问题,这一问题的提出基于以下原因:
1.在三坐标测量机上能够快速精确的测量到大量的已有产品的表面坐标值。
2.在专用的点处理软件surfacer上能够较精确的将测的的点拟合成曲线和曲面。
3.在UG软件上能够复原产品实体,以及进一步反求模具的逆向设计和制造一体化。
点云数据预处理和曲线曲面重构是逆向工程模具设计中的关键技术,虽然UG软件具有强大的曲线曲面造型功能,但是点云数据预处理的功能相当薄弱。为此本文以surfacer作为中间软件,完成点云数据的预处理,提高了在UG软件上进行逆向工程的效率和精度。
本文主要研究的工作如下:
1.探讨三坐标测量的多种方法和目前国内外的发展现状。
2.点云排序方法的研究,初步建立点云之间的拓扑关系,使点云具有一定的完整性,并去除噪声点。
3.利用surfacer开发工具完成点云排序与精简和点云曲线曲面拟合,并实现了拟合曲面在UG界面上的显示。
4.以UG的曲面处理和实体建模作为工具软件复原实体和反求模具。

关键词:逆向工程, 点云处理, surfacer

指导老师签名:

Reverse yougurt shape of a barrel
Student name:Chen lie Class:0781053
Supervisor:Yu Fei
ABSTRACT: This paper presents how to use UG and surfacer software on the reversing design of the mold problem, the issue raised for the following reasons: 
1. In the CMM we can be able to quickly and accurately measuring a large number of products already on the surface coordinates. 
2. Points in a dedicated software surfacer can be easily handled more accurate will be adjacent to the point of curves and surfaces. 
3. UG software products to be able to recover entities, and to further reverse the reverse die design and manufacturing integration. 
Point cloud data and pretreatment of surface reconstruction is the reverse engineering of key technologies, while UG software has powerful features of surface modeling, but the point cloud data pre-processing functions quite weak. Surfacer to this paper as an intermediary software, the completion point cloud data preprocessing, the increase in the UG reverse engineering software on the efficiency and accuracy. 
This paper on the work are as follows: 
1.The CMM on a variety of methods and the development of the status at home and abroad. 
2.Point cloud sort of way, the initial establishment of point cloud relations between the topology, to a certain point cloud the integrity and remove noise points. 
3.Surfacer use development tools to sort and the completion point-to streamline and point-fitting curves and surfaces, and to achieve a fitting surface interface displayed on the UG. 
4.UG to the surface processing and modeling software as a tool for physical rehabilitation and reverse model.

KEY WORDS: Reverse engineering, Point cloud processing, Surface Signature of Supervisor: 

目 录

摘 要 (I)
ABSTRACT (II)
目 录 (1)
前 言 (1)
1 绪论 (3)
1.1 逆向工程概述 (3)
1.2 逆向工程及模具设计的发展现状 (6)
1.3 本文研究的内容和意义 (8)
1.3.1 研究内容 (8)
1.3.2 研究意义 (8)
2 产品表面坐标的测量 (9)
2.1 测量方法分析 (9)
2.1.1 接触式测量 (10)
2.1.2 非接触式测量 (10)
2.2 测量设备的发展 (10)
2.2.1 坐标测量机的最新发展 (11)
2.3 ATOS扫描仪数据点测量原理 (11)
2.4 点云数据的获取 (11)
3 点数据的预处理 (12)
3.1 surfacer软件介绍 (12)
3.2 点云数据预处理[1] (13)
3.2.1 数据平滑 (13)
3.2.2 数据过滤 (13)
3.2.3 数据分块和数据融合 (13)
3.2.4 数据优化 (14)
3.2.5 点云拼合 (14)
3.3 曲线重构的原理 (14)
3.4 曲面重构的原理 (15)
4 Surfacer软件重构曲面[2] (17)
4.1 点云数据处理 (17)
4.1.1 数据点的导入 (17)
4.1.2 噪声点处理 (18)
4.2 曲线创建 (18)
4.3 曲面创建 (20)
5 UG反求实体及模具 (21)
5.1 UG软件简介 (21)
5.2 UG复原实体设计过程 (21)
6 UG注塑模具设计 (29)
结 论 (36)
参考文献 (37)
致 谢 (38)

内容简介:
毕业设计(论文)开题报告 题目 酸奶桶的反求造型研究 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105304 学 生 姓 名 陈 烈 指 导 教 师 于 斐 填 表 日 期 2011 年 3 月 5 日 说 明 开题报告应结合自己课题而作,一般包括:课题依据及课题的意义、国内外研 究概况及发展趋势(含文献综述)、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 。 但每个专业填写内容应保持一致。 一、选题的依据及意义 : 逆向工程是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术,逆向工程技术已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原以及产品的检测中,它不仅消化和吸收实物原型,并且能修改再设计以制造出新的产品 已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。逆向工程的整个实施 过程包括了测量数据的采集处理、 统处理和融入产品数据管理系统的过程。其中在 品建模系统中实现了数据预处理、曲线曲面拟合等。 从理论角度分析,逆向工程技术能按照产品的测量数据建立与现有 统完全兼容的数字模型,这是逆向工程技术的最终目标。实现逆向过程后,通过 行实体整合,制造出酸奶桶模型,通过实体模型反求酸奶桶的制造模具。 二、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述) : 传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程,设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等,再利 用 立产品的三维数字化模型,最终将模型转入制造流程,完成产品的整个设计制造周期,这样的过程可称为“正向设计”。而逆向工程则是一个“从有到无”的过程,就是根据已有的产品模型,反向推出产品的设计数据,包括设计图纸和数字模型 1。 逆向工程 (为一项新的先进制造技术被提出是在上世纪八十年代末至九十年代初。当时首先由美国汽车龙头 福特汽车公司倡导的汽车“ 2 毫米工程”对传统的制造业提出了前所未有的挑战 2 。它要求将质量控制从最终产品的检验和检测,提前到产品的开发设计 阶段。减小开发风险,降低开发成本,加快产品成功开发的周期。九十年代初在世界范围内掀起了所谓“先进制造技术及设备”的研究、开发热潮 3。 在计算机高度发展的今天,三维立体的几何造型技术已被制造业广泛应用于工模具的设计、方案评审,自动化加工制造及管理维护等各方面 4。而往往我们都会遇到这样的难题,就是客户给你的只有一个实物样品或手扳模型,没有图纸 据档案,工程人员没法得到准确的尺寸,制造模具就更为困难。用传统的雕刻方法,时间长而效果不佳,这时我们就需要采用各种测量手段及三维几何 建模方法,将原有实物转 化为计算机上的三维数字模型。这就是所谓逆向工程( 逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及多自由度数控加工等多个环节。其中作为快速反求的发展则是由传统的接触式测量向快速非接触式测量逐步发展,特别是承受着“光机电一体化”技术的发展,结合了计算机、图像处理,激光技术以及精密机械的三维激光扫描机逐渐成为了反求工程的主流。而三维激光扫描从形式上又是从点扫描测量向线扫描测量、场测量发展的,其中线扫描测量与点扫描同样基于“三角法测量原理”,同时借助于高精度,高分辨率的面阵像采集系统,从而使其具有了与点扫描形式类似的高测量精度以及可与场测量方式媲美的高效率。另外,采用步进电机带动旋转平台,可以获取被测物体的全轮廓数据信息,能真正做到了采用三维扫描方式获取物体三维形状信息 5 。 从广义讲,逆向工程可分以下三类: (1)实物逆向:它是在已有产品实物的条件下,通过测绘和分折,从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。 (2)软件逆向:产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、 管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类:既有实物,又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物,仅有全套或部分技术软件。 (3)影像逆向:设计者既无产品实物,也无技术软件,仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等,设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品,该种逆向称为影像逆向 6 。 逆向工程的专业软件有 ,这些软件非常适合处理大量扫描的点云数据。例如,对一个小车的外型进行激光扫描,大约可以得到 30 万个测量点,通过专业的 件建构而得到数字模型,达到了预期的效果 7 。 X 文版(简称 其功能覆盖了整个产品的开发过程,即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程,在航空、汽车、机械、电器电子等各工业领域中应用非常广泛。 件起源于美国麦道飞机公司,自 20 世纪 60 年代起成为商业化软件以来,一直被全球众多知名公司所采用, 件在客户需求驱动下,汽车多个大型工程项目的实际考验,被公认为世界一流的企业级 体化软件之一。 为 X 中提供的逆向工程造型软件。具有强大的测量数据 处理、曲面造型、误差检测功能。可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点云数据构造的 )具有良好的品质和曲面连续性。 观地显示所构造的曲面模型与实际测量数据之间的误差以及平面度、真圆度等几何公差 8。 以上介绍的是国外逆向工程软件,国内在逆向工程软件方面的研究主要集中在高等学校 (如清华大学、浙江大学、南京航空航天大学 ),也有软件产品出现,但是由于系统稳定性、可操作性等原因, 这些研究性软件还没具备与国外商业化软件竞争的条件。由国内逆向工程领域专业人士参与开发的逆向工程软件 较好的一个:该系统采用先进的几何引擎,运行稳定性好,并有良好的可操作性。由于开发人员具有丰富的逆向工程实施经验因此系统的功能设置、操作方式符合国内用户的习惯,这是国外软件所无法具备的。具有价格优势, 价格在同类软件中具有极强的竞争力;采用国产软件也是对国内制造业和软件行业的支持 9。 逆向工程已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带,并成为消化、吸收先进技术。实现新产品快速开发的重要技术手段。其主要应用领域如下: (1)对产品外形美学有特别要求的领域,由于设计师习惯于依赖 3D 实物模型对产品设计进行评估,因此产品几何外形通常不是应用 件直接设计的,而是首先制作全尺寸的木质或粘土模型或比例模型,然后利用逆向工程技术重建产品数字化模型。 (2)当设计需经实验才能定型的工件模型时,通常采用逆向工程的方法。例如航天航空、汽车等领域,为了满足产品对空气动力学等的要求,需进行风洞等实验建 立符合要求的产品模型。此类产品通常是由复杂的自由曲面拼接而成的最终借助逆向工程,转换为产品的三维 型及其模具。 (3)在模具行业,常需通过反复修改原始设计的模具型面。这将实物通过数据测量与处理产生与实际相符的产品数字化模型,对模型修改后再进行加工,将显著提高生产效率。因此逆向工程在改型设计方面可发挥正向设计不可替代的作用。 (4)逆向工程也广泛用于修复破损的文物、艺术品、或缺乏供应的损坏零件等。 (5)借助于工业 术,逆向工程不仅可以产生物体的外部形状而且可以快速发现、定位物体的内部缺 陷 10 。 逆向工程的研究已经日益引人注目,在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中,整个过程仍需要大量的人机交互工作,操作者的经验和素质直接影响着产品的质量,自动重建曲面的光顺性难以保证,下面一些关键技术 将是逆向工程主要发展方面 : (1)数据测量方面:发展面向逆向工程的专用测量设备,能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化,并能进行自动测量和规划路径; (2)数据的顶处理方面:针对不同种类的测量数据,开发研究一种通用的数据处理软件,完善改进目前的数据处理算法; (3)曲面拟合:能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接; (4)集成技术:发展包括测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的逆向工程技术 11。 三、研究内容及实验方案 : 研究内容: 1) 酸奶桶的反求造型。 2) 基于 件将测量的的点拟合成曲线和曲面 3) 基于 建酸奶桶实体 4) 完成酸奶桶的 塑模设计 四、目标、主要特色及工作进度 目标: 对酸奶桶的点云模型数据处理利用 件将测量的的点拟合成曲线和曲面 、 建酸奶桶 实体 主要特色 : 结合酸奶桶的设计制造的特点,采用逆向工程技术对酸奶桶进行设计研究 是一项开拓性、实用性和综合性很强的工作。用 逆向工程软件 酸奶桶点云数据进行反求处理 其重点难点是曲线的创建和诊断修改。采用逆向工程技术,不仅能够得到原实物的精确的复制品,而且可以进一步修改并生成完整的数学模型和产品图纸,为产品的更改以及后续的数控加工带来了很大的便利,大大地缩短设计开发周期,提高了产品设计的工作效率。 工作进度 : 1. 开题报告、查阅资料、外文翻译( 6000 字符 ) 3 周 2. 研究反求造型的基本方法 3周 3. 基于 4周 4. 基于 4周 5. 完成酸奶桶的 3周 6. 撰写毕业论文、毕业设计审查、毕业 答辩 1 周 五、 参考文献 1 金涛 , 童水光 . 逆向工程技术 . 北京 机械工业出版社 , 2003. 2 苏文慧 ,于学兵 . 逆向工程 汽车车身设计中的新型开发方式 J机械研究与应用 , 2005,(01). 3 朱东华 ,陈国富 ,王建峰 . 虚拟造型反求与快速成型 J机械设计 , 2006,(03). 4 姜斌 ,魏琳 . 基于逆向工程的工业设计研究 J轻工机械 , 2005,(02). 5 谢金 ,王文 ,等 组合机床及自动化加 工技术 ,2002(1) 10 姜元庆 , 刘佩军编译 . 向工程培训教程 . 清华大学出版社, 2003. 6 陆佳平 ,薛克敏 ,汪昌盛 . 逆向工程在汽车覆盖件设计中的应用 J合肥工业大学学报 (自然科学版 ), 2006,(03). 7 杜建红 ,张红兵 . 复杂曲面实物反求设计 J机械设计与制造 , 2005,(12). 8 李书生 ,徐万红 ,王韶春 . 汽车车身逆向设计法的
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