玩具汽车的逆向造型研究【19400字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

玩具汽车的逆向造型研究【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

论文.doc---(点击预览)

摘要.doc---(点击预览)

压缩包内文档预览：(预览前20页/共45页)

编号：607034 类型：共享资源大小：2.51MB 格式：RAR 上传时间：2016-02-28 上传人：木*** IP属地：江苏

40
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 玩具汽车逆向造型研究钻研优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,45页,19400字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
外文翻译一份.

目录
第一章绪论
1.1逆向工程简介………………………………………………………………………3
1.1.1逆向工程的概念…………………………………………………………………3
1.1.2逆向工程的现状及应用…………………………………………………………4
1.1.3逆向工程的一般步骤……………………………………………………………4
1.2测量工具ATOSⅠ介绍………………………………………………………………5
1.3软件Pro/E介绍……………………………………………………………………6
1.4CATIA软件介绍……………………………………………………………………7
1.5本课题的意义和内容………………………………………………………………9
第二章逆向工程中的测量技术
2.1测量方式…………………………………………………………………………11
2.2零件扫描过程……………………………………………………………………12
2.3本章小结…………………………………………………………………………15
第三章逆向工程的后处理及三维建模
3.1逆向工程的后处理………………………………………………………………15
3.1.1逆向工程后处理的要求………………………………………………………15
3.1.2曲线与曲面的连续性…………………………………………………………15
3.1.3曲线的拟合……………………………………………………………………15
3.1.4曲线的构建……………………………………………………………………16
3.1.5点数据处理……………………………………………………………………17
3.1.6曲线的构建和分析……………………………………………………………18
3.1.7曲面构建与分析………………………………………………………………19
3.2基于CATIA软件下逆向后处理…………………………………………………21
3.2.1 CATIA曲面重构工具介绍……………………………………………………21
3.2.2平面特征………………………………………………………………………22
3.3曲面重构具体过程[4][5][6]…………………………………………………22
3.4曲率分析…………………………………………………………………………30
3.5本章小结…………………………………………………………………………32
第四章基于Pro/E的玩具汽车结构设计及虚拟装配
4.1 各个零部件的设计……………………………………………………………32
4.1.1规则实体重构方法…………………………………………………………32
4.1.2零件设计的一般步骤………………………………………………………33
4.2虚拟装配………………………………………………………………………38
4.3本章小结………………………………………………………………………41
第五章结论
参考文献…………………………………………………………………………43
致谢………………………………………………………………………………44
玩具汽车的逆向造型研究

摘要：逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术，是CAD领域中一个相对独立的范畴。逆向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术，逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。逆向工程能够提高设计精度，获得较高的模型质量，缩短设计和制造周期，具有广阔的应用前景，因此受到各国工业界和学术界的高度重视。本文研究了逆向工程的关键技术，并应用于玩具车覆盖件的模型重建。
逆向工程的关键技术包括:数据获取、数据处理和模型重建。通过对数据处理方法进行研究，得到数据处理的一般流程。根据根据玩具车覆盖件的特点，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用ATOS I光学扫描仪高效率、高精度地完成玩具车覆盖件的数据获取工作。应用CATIA软件完成玩具车覆盖件的数据处理工作，获得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。以CATA软件和Pro/E软件相结合的方法，充分利用软件的优势，完成玩具车模型的重构工作。
研究表明，采用逆向工程的方法完成玩具车覆盖件的模型，可以获得较高的模型质量，提高效率，是一种行之有效的方法，具有重要的实际意义和较高的应用价值。

关键词: 逆向工程 CATIA Pro/E

Reverse Modeling of toy cars

Student name :Chen Jiang Bo Class:0781053
Supervisor:Yu Fei

Abstract:Reverse engineering, as a relatively independent category in CAD,is an im- portant technique in the tendency of digital and rapid response manufacture. Being pioneering, integrated and comparatively practical, reverse engineering has become an indispensable technique in product exploitation. Reverse engineering can enhance the precision of design, produce high quality model and shorten the cycle of design and manufacture. As a result, it holds out broad prospects for application and is thought highly of in both industrial and academic circles in many countries. The key techniques of reverse engineering are researched and applied to shroud model reconst- ruction of toy car in this thesis.
The key techniques of reverse engineering include: data acquisition，data processing and model reconstruction. By researching on the techniques of data processing, the general manipulation flow of data processing is explored. In light of the characteristics of shroud parts of motorcycles, the shroud model reconstruction of toy car is completed with reverse engineering. The data is collected with ATOS I optical scanner efficiently and accurately. The data processing of shroud parts of toy car is done with CATIA, which results in an integrated and accurate data convenient for model reconstruction. Taking advantage of the combination of Pro/E and CATIA, the shroud model reconstruction of toy car is conducted.
The research indicates that the shroud model reconstruction of toy car, completed with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency and have great actual and practical value.
Key words: Reverse Engineering; CATIA; Pro/E;

Signature of Supervisor:Yu Fei

毕业设计（论文）任务书

I、毕业设计(论文)题目：

玩具汽车的逆向造型研究

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

原始资料：
玩具汽车覆盖件的点云数据
设计技术要求：
1.根据点云数据在CAD/CAM软件中，创建玩具汽车的覆盖件。
2.完成玩具汽车的结构设计及虚拟装配

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1. 开题报告、查阅资料、外文翻译（6000字符) 第1周－第3周
2. 研究反求造型的基本方法第4周－第6周
3. 创建玩具汽车的覆盖件第7周－第9周
4. 玩具汽车的结构设计及虚拟装配第10周－第13周
5. 撰写毕业论文第14周－第16周
6. 答辩准备及毕业答辩第17周

Ⅳ 、主要参考资料：
[1] 金涛,童水光.逆向工程技术.北京:机械工业出版社,2003
[2] 柯映林等.反求工程CAD建模理论、方法和系统.北京:机械工业出版社,2005
[3] 谢金,王文,等.基于激光测量的自由曲面零件逆向工程的实现.组合机床及自动化加工技术,2002(1)
[4]许智钦，孙长库.3D逆向工程技术[M].北京:中国计量出版社，2002
[5] T.Pawson , R.Linding.Synthetic modular systems – reverse engineering of signal transduction . FEBS Letters , Volume 579 , Issue 8 , Pages 1808 - 1814, 2005
[6] Adam A Margolin, Kai Wang, Wei Keat Lim, Manjunath Kustagi, Ilya Nemenman & Andrea Califano.Reverse engineering cellular networks. Nature Protocols 1, 662 - 671 (2006)

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目：玩具汽车的逆向造型研究业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求：原始资料：玩具汽车覆盖件的点云数据设计技术要求：件中，创建玩具汽车的覆盖件。业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1. 开题报告、查阅资料、外文翻译（ 6000 字符 ) 第 1 周第 3 周 2. 研究反求造型的基本方法第 4 周第 6 周 3. 创建玩具汽车的覆盖件第 7 周第 9 周 4. 玩具汽车的结构设计及虚拟装配第 10 周第 13 周 5. 撰写毕业论文第 14 周第 16 周 6. 答辩准备及毕业答辩第 17 周、主要参考资料： 1 金涛 ,童水光北京 :机械工业出版社 ,2003 2 柯映林等模理论、方法和系统机械工业出版社 ,2005 3 谢金 ,王文 ,等组合机床及自动化加工技术 ,2002(1) 4许智钦，孙长库向工程技术 M中国计量出版社， 2002 5 of 79 , , 808 - 1814, 2005 6 , 662 - 671 (2006) 航空与机械工程学院机械设计制造及其自动化专业类 0781053 班学生（签名）：陈江波填写日期： 2011 年 01 月 03 日指导教师（签名）：于斐助理指导教师 (并指出所负责的部分 )：机械制造工程系（室）主任（签名）：姚坤弟学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：陈江波日期：位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：陈江波日期：师签名：于斐日期： 1 by of . P. 5 008 / 1 008 /23 008 # 008 2009) 43:551562 . P. *) 24. AM to in to a of by of be in to on in s a In if of of AD of is to of to a on to of it on a of a by of a 2 as a in of of a in of a to AM an 1 & A of D of & of to by & of C to 2; & of in & in 3, 4 No of a & to a by of DM & to n of on in a is of of AD AD do to is is of on to in In AD 3 & of to & to be of or a of AD of to to In in of of to or on in a in be s AD 5, 6. as a of AD a of be of on a 7, 8. on be to to on of be to of to to be & of of AD is be & of of AD no is or In be if go n be to & of as 4 & of & of D of to of to of of D of a a A to on a of a 2 of of 1). on C DM of on of in be by of so it of 5 of 2). to if is to of In to of 3). of or is be by of to 1 of 20098 35 552 is is of on to in In AD be & of to & to be of or a he 5 AD of to to In in of of to or on in a in be s AD 5, 6. as a of AD a of be of on a 7, 8. on be to to on of be to of to to be & of of AD is be & of of AD no is or In be if go On be to & of as & of & of D of to of 6 of of D of a a A to on a of 2 of of 1). on C DM of on of in be by of of 5 of 2). to if is to of In to of 3). of or is be by of to 1 of 2009835 552 2009 43:551562 a of as a of on as it CD 68 572 of on in of a of 9) by 10, 11 6 = 64 in of of on a 60 200 mm at a 00 of in mm as on a of 7 on in to of on on in as by is a of in by OMs to of by OM on of of AD by in of he of AD a mm on by on a of In of is is in 2 of 3 3D nt a of as a of on as it CD (68 572 of on in of a of 9) by 10, 11 6 = 64 in of 8 of on a 60 200 mm at a 00 of in mm as on a of on in to of on on in as by is a of in by OMs to of by OM on of of AD by in of (4) to of of is AD of DM in of be as an be in by to AD to of to be to an of on DM in of is of on on AD to In 9 AD is on of 5). In is a by of a In AD of by a a mm NC 5 in to on a on of to by 5 of of a is of of is by up to an 5). a of in a of In to by of of by of a on of on , to so it on of , to (6). on by on a AD 83 on 06 on . s in in of on AD 10 To MM of of to , of of of of AD in . 毕业设计（论文）外文文献翻译题目玩具汽车的逆向造型研究专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105303 学生姓名陈江波指导教师于婓填表日期 2011 年 04 月 08 日毕业设计（论文）开题报告题目玩具汽车的逆向造型研究专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105303 学生姓名陈江波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、课题的意义产品数字开发技术是现代化产品开发技术中的核心技术之一。逆向工程是实现产品数字开发的重要方法，成为当今研究的一个热点方向，它被广泛用于翻模、复制零件、快速原型制造等方面。逆向工程是近年来发展起来的一种产品数字开发方法，是现在研究的一个热点方向。它的出现，极大的缩短了产品的开发周期，提高了产品精度。对于改善产品开发的技术水平、提高生产力、增强经济竞争力有重要作用。据统计，各国百分之七十以上的技术来源与国外先进技术，同时，逆向工程作为一种快速掌握技术的手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术是快速消化、吸收先进技术进而创新和开发各种新产品的重要手段，是制造业面向21 世纪全球市场经济激烈竞争的形势下，缩短产品开发周期，降低成本，提高竞争能力的必由之路，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重要作用。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的二次设计。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、零部件或组件。 (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。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的为 “ 实物逆向工程 ” 。逆向工程示意图如下：逆向工程示意图数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。其测量原理是：将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内，可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。现有的数据采集方法主要分为两大类： (1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。接触式数据采集通常使用三坐标测量机，测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向，确定测量点数及其分布，然后确定测量的路径，有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头，触发探头又称为开关测头，当测头的探针接触到产品的表面时，由于探针受理变形触发采样开关，通过数据采集系统记下探针的当前坐标值，逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括：机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于：适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量；触发式探头的通用性较强，适用于尺寸测量和在线应用；体积小，易于在狭小的空间内应用；由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态，测量机的动态性能对测量精度的影响较小。但由于测头的限制，不能测量到被测零件的一些细节之处，不能测量一些易碎、易变形的零件。另外接触式测量的测头与零件表面接触，测量速度慢，测量后还要进行测头补偿，数据量小，不能真实的反映实体的形状。 (2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括：激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。非接触式数据采集速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题，获得的密集点云信息量大、精度高，测头产生的光斑也可以做得很小，可以探测到一般机械测头难以测量的部位，最大限度地反映被测表面的真实形状。非接触式数据采集方法采用非接触式探头，由于没有力的作用，适用于测量柔软物体；非接触式探头取样率较高，在 50 次 /秒到 23000 次 /秒之间，适用于表面形状复杂，精度要求不特别高的未知曲面的测量，例如：汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响 (颜色、光度、粗糙度、形状等 )的影响较大，目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大，保持在 10 微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。总之，在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量；考虑测量成本且能满足要求的情况下，尽量采用接触式测量；对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量；对离散点的测量采用扫描式；对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点；根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点；不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括：数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。每个统都有自己的数据格式，目前流行的件的产品数据结构和格式各不相同，不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接，而且直接影响了统的数据通讯。目前通行的办法是利用几种主要的数据交换标准 ( )来实现数据通讯。在逆向工程实际的过程中，由于坐标测量都有自己的测量范围，因此无论采用什么测量方法，都很难在同一坐标系下将产品的几何数据一次性完全测出。产品的数字化不能在同一坐标系下完成，而在模型重建的时候又必须将这些不同坐标下的数据统一到一个坐标系里，这个数据处理过程就是多视数据定位对齐 (多视点云的拼合 )。多视数据的对齐主要可以分为两种：通过专用的测量软件装置实现测量数据的直接对齐；事后数据处理对齐。采用事后数据处理对齐又可以分为：对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究研究中，出现了多种算法，如法；四元数法；；基于三个基准点的对齐方法等。数据平滑的目的是消除测量数据的噪声，以得到精确的数据和好的特征提取效果。目前通常是采用标准高斯、平均或中值滤波算法。其中高斯滤波能较好地保持原数据的形貌，中值滤波消除数据毛刺的效果较好。因此在选用时应该根据数据质量和建模方法灵活选择滤波算法。运用点云数据进行造型处理的过程中，由于海量数据点的存在，使存储和处理这些点云数据成了不可突破的瓶颈。实际上并不是所有的数据点都对模型的重建起作用，因此，可以在保证一定的精度的前提下缩减数据量，对点云数据进行精简。目前采用的方法有：利用均匀网格减少数据的方法；利用减少多变形三角形达到减少数据点的方法；利用误差带减少多面体数据点的方法。数据分割是根据组成实物外形曲面的子曲面的类型，将属于同一曲面类型的数据成组，划分为不同的数据域，为后续的模型重建提供方便。数据分割方法可以分为基于测量的分割和自动分割两种方法。目前的分割方法有：基于参数二次曲面逼近的数据分割方法；散乱数据点的自动分割方法；基于术的数据分割方法。在整个逆向工程中，产品的三位几何模型建是最关键、最复杂的环节。因为只有获得了产品的型我们才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计等。在进行模型重建之前，设计者不仅需要了解产品的几何特征和数据的特点等前期信息，而且需要了解结构分析、加工制作模具、快速成型等后续应用问题。目前使用的造型方法主要有： (1)曲线拟合造型：用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，最终得到足够光滑的曲面。曲线是构成曲面的基础，在逆向工程中常用的模型重建方法为，首先将数据点通过插值或逼近拟合成样条曲线，然后采用造型软件完成曲面片的重构造型。优点是原理比较简单，只要多项式的次数足够高就可以得到满意的曲面，但也容易造成计算的不稳定，同时边界的处理能力也比较差，一般用于拟合比较简单的曲面。 (2)曲面片直接拟合造型：该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模型。曲面拟合造型既可以处理有序点，也可以处理散乱数据点。算法有：基于有序点的 B 样条曲面插值； B 样条曲面插值；对任意测量点的 B 样条曲面逼近。 (3)点数据网格化：网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片，形成多面体实体模型。目前已经形成两种简化方法：基于给定数据点在保证初始几何形状的基础上，反复排除节点和面片，构建新的三角形，最终达到指定的节点数；寻找具有最小的节点和面片的最小多面体。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)数据的预处理方面：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。三、研究内容四、目标、主要特色及工作进度目标主要特色结合玩具汽车设计制造的特点，采用逆向工程技术对玩具汽车进行设计研究，是一项开拓性，实用性和综合性很强的工作。毕业设计（论文）的工作进度阅相关文献资料，外文翻译（ 6000 实词以上），撰写开题报告：（ 3 周）（ 3 周）（ 4 周）（ 4 周）（ 3 周）五、参考文献 1 金涛 ,童水光北京 :机械工业出版社 ,2003 2 柯映林等模理论、方法和系统机械工业出版社 ,2005 3 谢金 ,王文 ,等组合机床及自动化加工技术 ,2002(1) 4许智钦，孙长库向工程技术 M中国计量出版社， 2002 5 of 79 , , 808 - 1814, 2005 6 , 662 - 671 (2006) 玩具汽车的逆向造型研究学生姓名：陈江波班级： 0781053 指导老师：于斐摘要：逆向工程技术是数字化与快速响应制造大趋势下的一项重要技术，是向工程是一项开拓性、综合性、实用性较强的技术，逐渐成为产品开发中不可或缺的一环。逆向工程能够提高设计精度，获得较高的模型质量，缩短设计和制造周期，具有广阔的应用前景，因此受到各国工业界和学术界的高度重视。本文研究了逆向工程的关键技术，并应用于玩具车覆盖件的模型重建。逆向工程的关键技术包括 :数据获取、数据处理和模型重建。通过对数据处理方法进行研究，得到数据处理的一般流程。根据根据玩具车覆盖件的特点，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用光学扫描仪高效率、高精度地完成玩具车覆盖件的数据获取工作。应用得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。以软件相结合的方法，充分利用软件的优势，完成玩具车模型的重构工作。研究表明，采用逆向工程的方法完成玩具车覆盖件的模型，可以获得较高的模型质量，提高效率，是一种行之有效的方法，具有重要的实际意义和较高的应用价值。关键词 : 逆向工程指导老师签名：于斐 of o 781053 u as a AD,is an in of an in of of As a it is of in in of to of in of By on of of is In of of of of is is of of is in an of of is of is an ; u 南昌航空大学科技学院学士学位论文毕业设计（论文）题目玩具汽车的逆向造型研究专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105303 学生姓名陈江波指导教师于斐南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 目录第一章绪论向工程简介 3 向工程的概念 3 向工程的现状及应用 4 向工程的一般步骤 4 量工具绍 5 件介绍 6 件介绍 7 课题的意义和内容 9 第二章逆向工程中的测量技术量方式 11 件扫描过程 12 章小结 15 第三章逆向工程的后处理及三维建模向工程的后处理 15 向工程后处理的要求 15 线与曲面的连续性 15 线的拟合 15 线的构建 16 数据处理 17 线的构建和分析 18 面构建与分析 19 于件下逆向后处理 21 面重构工具介绍 21 面特征 22 面重构具体过程 456 22 率分析 30 章小结 32 第四章基于的玩具汽车结构设计及虚拟装配个零部件的设计 32 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 则实体重构方法 32 件设计的一般步骤 33 拟装配 38 章小结 41 第五章结论参考文献 43 致谢 44南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 第一章绪论向工程简介向工程的概念逆向工程 (反求工程 )是利用对实物测量的数据重新构造实物的计算机模型，然后利用计算机辅助技术进行分析、再设计、数控编程等操作，而后进行加工。逆向工程现己发展为一个相对独立的范畴。通过实物模型产生型，可以使产品设计充分利用术的优势，并适应智能化、集成化的产品设计制造过程中的信息交换。实施逆向工程可以充分发挥先进的测量设备的优越性，使其既可以作为统所需要的三维输入装置，又可以作为统处理后的误差检测评估装置，从而提高工业产品的设计，制造自动化程度，缩短产品的试制开发周期，降低生产成本。将逆向工程技术定义为没有工程图纸的情况下，对物体的物理模型进行测量，通过对测量信息的分析和处理来反求其型的过程。在这一意义下，逆向工程可以定义为 :是将实物转变为型相关的数字化技术和几何模型重建技术的总称。逆向工程是综合性很强的术语，它是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对己有新产品进行解剖、深化和再创造，是对己有设计的设计，特别强调再创造是反求的灵魂。从工程应用的目的出发，将反求工程的研究领域拓宽到工艺、材料、原理等方面的反求，是广义上的反求。应该看到 :逆向工程有其独特的共性技术和内容，还是一门新兴的交叉学科分支。现行产品中的各种复杂高新技术，在逆向工程中都会遇到如何消化吸收并加以改进和提高。所以对于新兴技术的理解、消化和推广上，逆向工程作用十分巨大。现代人们通称的设计一般均指正向设计。它根据市场需要提出目标和技术要求，使设计意图变为产品。如何合理利用他人的设计思想，加快自身产品更新换代的能力，是在市场竞争日益激烈的今天站稳脚跟，持续发展的关键。实际上，在设计制造领域，任何产品的问世，包括创新、改进和仿制，都蕴含着对已有科学、技术的应用和借鉴改进。可以看出，反求思维在工程中的应用己源远流长，然而提出这种术语并作为一门学问去研究，则出现于 60年代，逆向工程是各国技术进步、发展，尤其是发展中国家迅速改变技术落后状况，提高综合设计、决策水平、制造水平，赶超世界先进水平的迅捷之路。战后日本工业恢复的需要使其首先对逆向工程进行了较早的研究，日本提出“第一台引进，第二台国产化，第三台出口”的口号，用了近二十年时间迅速崛起成为世界经济强国就是一个生动的历史证明 1。南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 向工程的现状及应用逆向工程是近年来发展起来的消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法以及应用技术的组合，其主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况：（ 1）在产品仿制中的应用有时，拟合制作的产品没有原始的设计图档，而是由委托单位交付样品或实物模型，请制作单位复制。传统的复制方法是用立体雕刻机或三轴仿形铣床以 1: 1 的比例制作模具，再生产产品。这种方法属于模拟型复制，其缺点是无法建立工件尺寸图档，因而也无法用现有的件对其进行修改，故已渐为新型的数字化逆向工程系统所取代。在这种情况下，在对零件原形进行三维反求的基础上形成零件的设计图纸或型，并以此为依据生成数控加工的码，加工复制出一个相同的零件。（ 2）在新产品设计中的应用随着工业技术的发展以及经济的发展，消费者对产品的要求越来越高。为赢得市场竞争，不仅要求产品的功能先进，而且要求外形美观。而在造型中针对产品外形的美学设计，已不是传统训练下的机械工程师所能胜任的。一些具有美工背景的设计师们可利用术构想创新的美观外形，再以手工方式塑造出模型，如木模、石膏模、粘土模、胶模、工程塑胶模、玻璃纤维模等，然后再以三维测量的方式建立曲面模型。在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。（ 3）在旧产品改进中的应用在对旧产品改进时，有时并没有零件的型，因此需要利用逆向工程技术建立产品的几何模型，然后再利用传统的件对原设计进行改进。当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试 (如风洞实验等 )建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 （ 4）在速原型制造 )中的应用快速原型制造 (又称术 )是 80 年代后期兴起的一种基于材料累加法的高新制造技术，被认为是近 20 年来制造领域的一次重大突破。合了机械、控、激光以及材料科学等各种技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，用以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短了产品的研制周期。而以统为基础的快速工装模具制造 (快速精铸技术 (则可实现零件的快速制造 ( 为应用该项技术，首先应该有产品的三维几何模型。尽管己经出现了许多成功的三维件，但运用这些软件建立一个复杂的零件模型，仍相当费时。有时工程界提供的是实物，需要由实物制造模具或作设计上的改进，因此在经常利用逆向工程技术来建立产品的几何模型。此外，在计算机图形和动画、工艺美术和医疗康复工程等领域，也经常需要根据实物快速建立物体的三维几何模型。另一个重要的应用如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计此，逆向工程技术在这些领域中也具有重要的应用价值。向工程的一般步骤逆向工程一般可分为四个阶段 : 激光扫描等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具有的设计与加工特征。通过各表面片的求交与拼接获取零件原形表面的型。型是否满足精度或其他试验性能指标的要求，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的设计要求。量工具绍德国司独家研制的动式光学扫描仪是目前市场上最为先进的非接触式三坐标扫描设备。该设备采用可见光，将特定的光栅条纹投影到测量工件表面，南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 借助两个高分辨率码相机对光栅干涉条纹进行拍照，利用光学拍照定位技术和光栅测量原理，可在极短的时间获得复杂工件表面的完整点云。其独特的流动式设计和不同视角点云的自动拼合技术，使扫描不需要借助于机床的驱动，扫描范围可达12m，而扫描大型工件则变得高效、轻松和容易。其高质量的完美扫描点云可用于产品开发、逆向工程、快速成型、质量控制，甚至可实现直接加工。统作为第三代逆向工程用数字化系统中最杰出的代表，他的工作原理在硬件结构及软件功能方面极具有领先性。统采用结构光测量的方式，利用光栅投影单元将一组具有相位信息的光栅条纹投影到测量工件表面，利用左右两个高分辨率数码相机进行同步的测量，利用立体相机测量的原理，可以在极短的时间内获得物体表面大量的三维数据。次所得到数据是一幅类似照片状的三维点云数据，对于扫描一个整体零件来讲，统利用首创的参考点技术将每幅点云拼接起来，以得到一个完整的点云数据模型。为防止利用参考点技术拼接点云数据造成累计误差，超出技术要求，故司最先发明了数码相机定位技术 ,即统，利用特有的数码点和参考点来构建一个完整的座标定位系统，而扫描头所扫描的数据则会自动根据参考点的位置而自动粘贴上去，利用这样的方法，从而使扫描大到 10 米的汽车及汽车内外饰件而成为可能，且精度也可以达到 m。描仪的技术优势：（ 1）高质量的扫描点云用高分辨率码相机采集数据，可在短时间内获得任何复杂表面的密集点云（点距并可根据表面的曲率变化生成完美的网格面，便于后期的曲面重建和直接加工。可清晰获得细小特征，并可方便提取工件表面特征（圆孔、方孔、边界线、黑胶带线等）。测量的综合精度 m。（ 2）结构简单，便于携带整个测量系统由扫描头、三角架、控制器及电脑组成，可放置在两个手提箱内随处携带，设备安装、标定工作可在 10成，无需预热即可扫描，可在任何环境下进行测量。（ 3）测量效率高单幅扫描时间只需 1 或 8 秒， 6 小时即可完成 1:1 整车的外表面扫描。（ 4）测量范围大扫描头的单幅测量范围可以通过调整镜头 , 实现多种测量范围，单幅测量范围从南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 50 40 2000 2000 描点云的密度为 1合测量不同尺寸零件： 10 12m。（ 5）具有自我监测功能采用双量方式，可以实现系统的自我监测，实现系统测量精度的实时监测，同时可以监测扫描过程中由于振动和环境光线变化对测量精度的影响，保证扫描精度。（ 6）方便使用、性能稳定系统软件和硬件均采用模块化设计，性能稳定。设备操作简单，经过两天的培训即可熟练的操作，软件提供完善的在线帮助和批处理功能，可适用于生产线检测。（ 7）首创的参考点拼合技术不同视角的测量数据依靠粘贴在工件表面公共的三个参考点，可自动拼合在统一坐标系内，从而获得完整的扫描数据。可根据工件尺寸选择不同直径的参考点（ 1对于被参考点覆盖而在工件表面留下的空洞，软件可根据周围点云的曲率变化进行插补。（ 8）先进的数码相机定位技术对于复杂的大型工件，采用数码相机拍照和整和定位计算，可迅速测量出全部参考点的空间三坐标值，从而建立统一的参考点的坐标框架，再利用描头进行测量，获得完整的扫描点云。通过这种方式，消除了积累误差，提高大型工件的扫描精度。件介绍件由美国参数技术公司开发而成，是机械件的后起之秀，它采用统一的数据库，集三维实体和曲面造型、装配造型、三维工程图、数控加工、有限元分析、机构运动仿真、饭金设计、加工和装配工艺过程。设计及模具设计等功能于一体，特别是其全参数化和全相关功能强大的实体造型技术，精悍、统一的数据库和能支持所有 X 平台 T 平台，使它成为快速成形技术行业中市场占有率最高的件的核心技术特点： 1、基于特征用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用，并以这些简单特征为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。装配、加工、制造以及其他学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数 (不但包括几何尺寸，还包括非几何属性 )，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 2、全尺寸约束在设计过程中，将零件的尺寸和形状结合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。几何造型必须以完整的尺寸参数为出发点 (全约束 )，不能漏标尺寸 (欠约束 )，也不能多标尺寸 (过约束 )。 3、尺寸驱动设计修改计过程中是通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。供了独特的设计者可以通过简单的编程，来实现设计模型尺寸修改的程序化，从而实现程序化修改产品的几何形状，并可以利用此功能实现产品设计的系列化，建立产品的标准零件等。 4、全数据相关为加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使特的全相关性功能，因而使之成为可能。建立在统一的数据库上的，不像一些传统的统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个数据库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计开发全过程统一起来。这一优点，使得设计更优化，产品质量更高，产品能更好地推向市场。全相关性保证在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 5、装配管理基本结构能够使设计者使用一些直观的命令，例如“啮合”、 “插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。作为世界一流的三维件，仅提供了复杂的功能而且还为用户提供了开发接口，同时自带一个块。 6、制造加工现今加工制造业所面临的加工目标要求多，如工件复杂性、精度要求及生产效率等的门槛越来越高，同行业的竞争也越来越激烈。在众多强劲对手中，需要更进一步提高加工技术的水平，才能在同行业竞争中脱颖而出。在的列南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 模块中，除了提供用于建立计算机几何模型的辅助工具 (还提供了在设计产品加工制造工艺时所需要的辅助工具 (使用户在产品的设计上更得心应手，加工制造技术更快速，生产程序更具有效率，上市时间更加领先，质量更加可靠。让用户的产品设计、制造、生产流程连贯化，因此更具有竞争力。在产品加工制造的环节上，在设计工制造程序上提供了功能强大的辅助工具一 C 加工制造模块。使用户可以利用 C 将产品的计算机几何模型与计算机辅助制造进行整合，配合工制造技术上所需要的各项加工参数：加工所需要的模型、加工坯料、夹具、加工刀具、加工机床及各种加工参数等等，来设计产品的各种加工工艺。 C 多样化的加工辅助制造程序设计工具，可以分别针对各类型加工机床 (两轴半至五轴各型加工中心、两轴及四轴车床、两轴及四轴电火花线切割机等 )及各种加工方式 (铣、车、钻、电火花加工等等 )，自动产生适用于加工机床及加工刀具与控制器所需要的加工控制数据。利用输出的加工控制数据可进行实际加工，制造出所设计的产品及零件模型。工程师利用 C 设计好加工程序后，产生的加工刀具相对于加工坐标的路径数据称为所得到的以利用计算机中模拟所设计的加工程序切削材料时的状况，由此观察废料的产生及避免加工失败。还可以协助制造工程师达到制造流程最佳化的目的，并检验产品在进行切削时的状况。设计加工制造程序所产生的经由行数据的转换，得到适用于实际加工所需要的机械控制码 (所产生的合适当的工具及加工机床，可以实际应用 C 所设计的产品加工制造工艺。件介绍 1、介该说是最高档的件，由法国司开发，后司收购。该软件原运行于工作站上，驱动系统为已成移植至个人又使这一功能强大的软件的使用者更加广泛。与等相比，该软件在曲面造型方面具有独特的优势，应该说是任何一个维软件所不能比的，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业的复杂曲面造型设计中（据信现在国内几乎所有的飞机设计研究院所都用供了先进、方便、快捷的手段，使设计更趋完美，周期越来越短，极大地提高了开发效率。通过其丰富的产品线提供一个集成的产品开发环境。为了保证其最大的灵活性，提供了面对复杂设计与仿南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 真的 2、台软件的同时，还配备了面对相对简单建模需求的 1平台 2 。界的领导者，其作为全球场的领袖，有 20年以上丰富的经验，拥有大大小小 9000 多家客户，决方案极大的提高了企业的竞争能力。从概念设计到最终的产品，泛的集成解决方案加快了产品开发的全过程。盖的范围是一个跨行业的解决方案，包括汽车、航空航天、消费品、制造与装配、工厂设计、火车及重型机械等，比其它任何产品都广泛，它提供了一套全面的解决方案，可以建设一个完善而无缝的产品开发环境；（ 1）解决方案是一个可信赖的、经过实践检验的、先进的解决方案，具有象这样几十家工业巨头将为核心设计和制造系统，更重要的是以根据不同规模、不同应用的企业定制完全适合本企业的最佳解决方案；（ 2）有的并行工程能力，可使所有的设计者、制造厂及供应商等都能共享相同的数据库，大幅度降低生产改变时及修改零部件所需的费用。（ 3）成为世界工业的事实标准，主流软件。近年来，应用于富的应用软件支持整个产品周期，从构想、设计直到制造维护。并且成为工业界的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖制造商所用的核心系统。（ 4）造型风格、设计等方面具有独特长处，为各种产品的设计和制造提供了端对端（解决方案。及生产、加工和人员三个关键领域。（ 5）可伸缩性和并行工程的能力可显著缩短产品上市时间。 2、应用件从事设计的技术人员前景：由于件的强大功能，其已为越来越多的行业带来巨大利润，因此从事设计的人员薪水也极为可观（目前特别是外企或私企的汽车行业），对个人而言，其发展前景远远超过软件业（众所周知，除极少数人外，大多从事软件业者很难逃脱其年龄瓶颈），是绝对金领。这也是众多大专院校学生面对日益激烈的就业竞争，可以增强竞争实力，把握自己未来的发展的一个强大工具。课题的意义和内容本文的选题背景是探讨利用逆向工程这一先进的制造技术手段来解决玩具汽车覆盖件成形技术中的一些难题，缩短覆盖件模具的制造周期，加速玩具汽车工业的发南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 展。本课题的工作主要有五个部分：第一章介绍逆向工程的相关概念，及发展现状；第二章首先介绍逆向工程的测量技术，着重叙述三维激光扫描仪的测量原理；第三章主要论述了基于后处理技术；第四章主要介绍了基于的实设计及虚拟装配；第五章是总结部分，对全文进行总的论述。第二章逆向工程中的测量技术在产品开发中，以逆向方式处理的产品往往具有尺寸不易掌握的特性，这包括外观的造型以结构上的各种机构的位置。也就是说，该产品数据不是以直接的绘制的方式就可获得的。因此，逆向工程的第一任务就是如何获得工程技术人员所要的点数据，以用于后继的模型建构。量方式逆向工程所需要的测量按其特性及应用，一般可分为两大类：接触式测量与非接触式测量，下表列出它们的技术特点。表 2接触式与接触式测量的比较表南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 总上所述可知非接触式测量用于表面不规则的曲面测测量，而接触式用于规则的几何体的测量。由于本课题研究的是属于曲面形状零件的汽车覆盖件，经比较选用非接触式测量方式的激光测量。非接触式测量一般是基于三角法测量原理，可分为点接触式、线接触式、面接触式三种。非接触式探头一般用于不规则曲面的测量，因不规则曲面对于接触式探头的半径补偿相当不易，而且测量速度相当慢。件扫描过程 1、描仪类型选用描仪有 4 种型号：、 I 型、、种。测量方式非接触式接触式测量精度传感器测量速度前置作业工件材料测量死角误差 10 - 100 光电接收器件 1000 /秒需喷漆，无基准点无限定光学阴影处及光学焦距变化处随曲面变化大 1 开关器件人工控制设定坐标系统，校正基准面硬质材料工件内部不易测量部分失真优势面获取容易；碎、不可接触薄件、皮毛、变形细小等工作；会伤害精密表面特定几何缺点法判别特定的几何形状；光无法照到的地方不易测量；则测量的误差较大；度慢；面磨损，影响光滑度；易补偿半径 , 精度难以保证；状会影响测量值南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 图 2描仪类型图显然欲提高测量精度一定要减小仪器到被测物体之间的距离，但由于到仪器盲区的限制，不能无限缩小。这里选用。 2、描仪扫描仪使用特点该扫描仪体积小、重量轻尺寸：宽 245 250 80量为 2 公斤，可以架在摄影用的一般三脚架上工作。仪器接通电源后，通过一根缆和计算机相连即可进行工作。由于测量时对工件以及仪器没有严格的定位要求，因此可以到达一些接触式三坐标测量仪难以到达的部位进行测量，例如装在汽车内部或飞机内部工作。由于是采用激光非接触测量，因此也可以对柔软物体表面进行测量，一些薄板覆盖件。扫描范围不受限制，扫描速度快由于后续软件具有点云拼接功能，可以非常容易实现对物体的整体扫描。点云拼接功能使得我们可以通过旋转被测物体或移动仪器的位置来实现对工件的全面数据采集。故其测量范围不受限制从而实现对大型工件的扫描。南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 图 2 扫描仪总装配图 3、扫描定位由于扫描从一开始就没有定位某一个坐标原点和坐标方向，所以扫描的结果是以扫描仪中心为原点的空间自由坐标系，这时的任何一点的三坐标值都是相对的、过度的。因为使用者可以通过后续软件的强大功能将初始测得的空间自由坐标平移和旋转到自己要求的坐标位置上去。这个过程极其方便，这时，点云上任何一个点的三坐标尺寸都可变换成使用者所需的新坐标系。 4、扫描仪对被扫物体表面的要求以及扫描角度的选取该扫描仪对于激光无法到达的表面，如扫描仪无法进入的深孔或内腔无法进行测量。因此该扫描仪不适合测量轴和孔的配合零件。被测物体的表面以白色亚光为最佳。对于透明体和反光很强的物体必须经过表面喷涂处理后，同样可以进行扫描。我们要求光束尽量与被测物体表面垂直，在士 30 度范围内都是允许的。当大于 30 度后采集到的数据虽可在后续软件中得到适当裁减，但会影响扫描数据的精确程度。 5、对控制扫描仪的计算机硬件配置要求上，运算速度 2. 0 卡内存： 64 昌航空大学科技学院学士学位论文 15 内存： 512上硬盘： 40 上操作系统： 8/2000/P 章小结通过本章的研究，逆向工程的扫描主要分为接触扫描和非接触扫描，由于所要扫描的零件是一个三维曲面零件，故采用了非接触的三维扫描仪进行扫描。首先论叙了扫描的步骤，然后在此基础上选用了扫描仪扫描仪零件。第三章逆向工程的后处理及三维建模向工程的后处理向工程后处理的要求在逆向工程中，曲面模型重建是最重要、最繁杂的一环，因为最后要完成模型的加工，需要的是平滑的曲面模型或是由良好的点群所产生的三角网格，所以点群数据的处理、曲面的构建方式及边修与分析功能的健全，是逆向工程曲面模型重建相当重要的一部分。在逆向工程计划的执行上，应该对所建模型有一个通盘的了解，主要涉及到以下内容： (1)后继承接的工作各种不同领域的应用，其模型建构在处理上也大不相同，即使是在同一工业用的产品随着产品种类的不同，对精度与曲面质量的要求也大不相同。所以在计划执行以前，应该对后继的要求有所了解。 (2)必须要达到的精度要求及其可能性可能产生的误差包括测量时造成的误差和曲面建构时点数据与曲面间的误差。各种产品需要达到的精度标准各有不同，配合件的要求较高，非配合件的精度要求则较低，然而这些都必须在计划执行前做一个规划，以达到任务的完满完成。 (3)必须要达到的曲面质量：平滑程度与连续性以已往的逆向工程的经验来讲，高精度和高质量的曲面一直是追求的两大目标，大多数情况下，两者是相互冲突的，如果要一个曲面与点数据完全吻合，那么该曲面必然有很多波动。必须再两者有所折中，在大部分的情况下，只要误差没有超过允许范围，则更加侧重要求高质量的曲面。线与曲面的连续性曲面的连续性大致可分为位置连续、切线连续和曲率连续。位置连续是表示曲面键或曲线间仅在边界上相接的关系，这种相接的关系有可能形成一个尖锐的边界。切南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 线连续是表示曲面间或曲线间的连续处有相同的切线角度，切线连续可以符合大多数工业的要求。曲率连续是表示曲面间或曲线间的连续处有相同的曲率，曲率连续的曲面能满足特殊的要求。随着术发展，各种自由曲面和曲线的理论应运而生，如。线的拟合曲线的拟合原理用测量仪所得到的点数据来简历曲线的方式一般有两种：近似的方式和插值的方式。近似的方式采用近似的方式来拟合曲线，首先必须指定一个允许误差值，并设定控制点求出一个曲线后，将测量点投影到这个曲线来，求出点到曲线的误差量，若作大的误差量大于允许误差，则要增加控制点的数目，再重新一最小二乘法来求出曲线，直至测量的点投影到曲线后的所有误差值小于允许值。再近似法的流程中必须一直增加控制点的数目，以求得与测量点更为接近的曲线，直至误差小于允许值，因此系统进行计算所需要得时间会与测量得到的点数据和指定的允许误差值有关，如果测量的数据很密或是指定的允许误差很小，则运算的时间相当的长。插值法插值法是在两个相邻测量点数据中插值，得到通过这些点的曲线。以插值方式建立近似的曲线，其优点是所得到的曲线必会通过所有测量的点数据，因此曲线与点数据的误差为零。其缺点是当数据量大时，则曲线控制地点也相当地增加。同时若点数据有噪声存在，则所简历地曲线将不平滑。因此，使用插值法最好先将数据平滑化以除去噪声。线的构建当完成模型的扫描测量之后，可利用曲线，曲面重建来完成整体模型的构建。而构建良好的整体模型取决于曲线，曲面整合发展环境的优劣。因此在构建的过程中，无论是曲面上的曲线，或是由原始点数据所拟合出的曲线，均可成为构建曲面的有效工具，所以，对于曲线的建立与修编，使其能与曲面构建功能相整合，是重建原始模型的关键之一。另一方面，在曲面模型构建的过程中，其相关的构建方式与修编功能，也是建立良好模型的基础。因此在测量的过程中，噪声是影响测量结果的主要因素，若能将噪声的影响降至最低，则能构建出较好的的曲面。然而在测量方法上的改进是有限的。所以在曲线架构方面也需要更佳的技术，方能弥补测量上的限制。为了得到最好的曲面模型，必须结合曲面修编功能，才能改善逆向工程模型重建的质量。从逆向工程的决度上来看，曲线的构建是非常的重要的。因此为曲线外形构建的好坏，会影响后继曲面模型的重构。所以，曲线的拟合在曲面重建过程中起着重要的南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 作用。曲线构建的方式有很多种，下面介绍切割曲线和边界曲线的基本原理。所谓切割曲线，即利用平面切割点数据或用鼠标在屏幕上移动所产生的轨迹，与原始点数据做交集，再将交集后得到的点数据，经排序后利用曲线拟合的算法拟合出曲线。与点数据交集的过程中，必须利用到坐标转换的观念。就是将点数据在三维空间的坐标转还成在屏幕平面上所视的坐标。再把鼠标的坐标与点数据在平面上的坐标两者所产生的直线方程相比较，看彼此是否有相交。若两者之间有相交，则在此点数据区间内必有解，再利用得到的解，经由线性内插的公式而得到相应的 3D 点坐标。最后再将这些点数据，用曲线拟合出方程式，进而求得相应的参数曲线。所谓边界曲线，是点数据前处理中判断边界的方法，而在边界判别之后，选取所判定的边界点，并利用这些边界点来重新拟合出曲线。一般而言，曲面与曲面之间的边界，即是斜率不连续之处。在扫描数据中，若有斜率与曲率不连续的边界点，通常称之为特征点 3。数据处理点数据处理大致可分为：点数据的坐标定位，数据杂点的删除，数据的噪声滤除、排序、平滑化及筛减，利用特征搜寻功能找出曲面的趋势或特征，切割除需要的点或剖切点数据。 1、点数据的坐标定位无论使用的是何种设备，在扫描过程中不免需要将待测物体作移动，以实现完整点数据的获取，这将会造成输入软件中数据的点数据产生坐标不统一的现象，目前部分扫描设备具备自动将不同角度的扫描点数据作定位的功能，但是毕竟还是有部分的点数据必须通过人工或后处理软件达到点数据的定位。 2、杂点数据的删除事实上，无论是以接触式或非接触式所获取的点数据都会有不需要的点数据存在，这时可将不需要的点用圈选工具将不要的点数据圈起来并删除。 3、数据的噪声滤除、排序、平滑化及筛减当工程师得到点数据后，必须检查点群，删除不需要的杂点。利用软件的排序功能，将要用来建构曲线和曲面的点数据作排序并使其平滑化；如果点数据太多，也可利用删减工具，将点数减少；通常特征变化较大的地方需要较多的点数据来描述，而较平滑的地方则以较少的点数据来表达；使用分析工具了解自己做了某些工作后，可能产生的误差有多少。 4、利用特征搜寻功能找出曲面建构的概况或特征在建构一个模型之前，应先考虑整个模型的建构概况，再下手去编辑曲面。通常南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 模型的建构式由平滑曲面与平滑曲面相交，经过延伸与修剪等编辑后，再与交接处导圆角或制作其他曲面，这样的方式得到的曲面比较能达到加工要求。所以再见构一个模型的曲面之前，应考率这个模型的建构方式，甚至可以用铅笔在模型上作大致的规划。而点群数据与后处理软件能帮助找到模型的特征，以便做出精确的曲面分隔处。 (1)利用决度变化的搜寻方式设定一角度变化的最大和最小值范围，找出数据变化量。 (2)利用光反射原理找出特征用打光的方式再不同角度，不同的距离打光，依照光打在模型上的颜色区分曲面区域。 (3)利用已有的圆角面找出原来的曲面交线利用后处理软件的功能找出圆角面之前的特征曲线。 5、点群或剖面点数据的切割在了解了特征分隔之后，接下来的工作是利用点群找出曲线建构需要的点数据，模型的边界可以用部分特征搜寻的结果，所要建构曲面的 U, V 曲面可以用剖面的方式指定平面法向量与间隔，将所要的剖面点数据提取出来。提取出来少量点的数据后，可以发现，如果用所有的点数据去绘制曲线，曲线仍然回有波动的情况，这是因为点数据太多所致，这时可采用平滑化功能，将这些少量点群作平滑化处理，并斟酌删减数据，以备后续曲线构建所用。线的构建和分析经过处理过的点数据可以建立精确且平滑的曲线，曲线的构建与分析对后续曲面的构建是很重要的。在经过了平滑化与点数据筛减后，通常可以看到，自动贴合的自由曲线会有抖动的现象。这是由于曲线的控制点过多造成的，根据点数据构建的特性，精度与平滑化是必须关注的地方。通常在建构自由曲线之前，根据提供的参数进行调整，如公差，曲线阶数，控制点数以及曲线的边界条件等。在曲线构建出来以后，也可用曲线修编工具，对既有的曲线作平滑化或边界连续性的修改 3。从逆向工程的角度来讲，在构建曲线时应注意以下几点情况：现有的硬件设备大多可取得大量的点群，即使经过部分提取或特征搜寻，点数据还是相当的多。实际上曲线的建构并不需要太多的点，应斟酌调整参数。连续的曲线之间是否达成良好的连续性，这对后续曲面之间的连续性相当大的影响。同一曲面的建构曲线最好拥有相同的曲线参数。如果以相同的参数的曲线建构曲面，可得到较高质量的曲面。在所选定的视角上绘制直线时，系统会将该直线投影在点数据上。当把视角作为变换时，可以发现该直线己自动的贴覆于点数据成为一条曲南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 线。在参数设定窗口调整曲线阶数和控制点。曲线绘制以后，可以利用曲线与点群的误差分析，分析曲线的精度与平滑度。由于点数据在特征所处在疏密程度不一定都一样，也不一定清楚，所以绘制曲线时是否能点选到正确的位置是无法预料的。此外，视角的选择更为重要， 2D 的屏幕上所呈现的视觉是 3D 的状态，常会有因视角不同而造成误判的情形，所以在使用本功能之前，可以利用软件的显示功能，如用三角网格化的显示方式或打光的方式，帮助特征位置凸出，来辨别位置。 1、剖面曲线的建构所谓剖面曲线的建构，其采用的方式和点数据处理中的剖面点数据一样，可以将点数据的剖面点群绘制出曲线。其操作方式为指定剖面法向量和剖面间隔等参数，系统会自动将曲线绘制出来，这个功能对与较平滑的点群相当的好用，可以来且出缓缓变化的曲线，供建构和拉伸曲面。由于这样的曲线是系统自动建构出来的，所以免不了要进行后续的修编，经修编的曲线能构建出比较复合加工要求的曲面。除了上述两种逆向工程软件常用的曲线建构以外，也有简单的几何曲线建构功能，如模型上有一圆孔，也可用自动搜寻功能，将圆绘制出来，同时系统也会将圆心及半径显示出来，但这样绘制出来的圆不一定准确，有参考价值 .。 2、曲线修编曲线的修编主要是 :曲线延伸、修剪、连接等，就逆向工程的软件来讲，大多数通过

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。