【摘要】：結(jié)合反求工程(RE)技術(shù)、CAD技術(shù)和快速原型(RP)技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)平臺,實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)和快速設(shè)計(jì),有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。以反求工程中的三維數(shù)字化技術(shù)和表面重建技術(shù)為基礎(chǔ),建立智能化的機(jī)械零件建模系統(tǒng),構(gòu)建產(chǎn)品CAD模型是本平臺系統(tǒng)的核心。這一問題的有效解決,將為機(jī)械產(chǎn)品的改型、創(chuàng)新及快速設(shè)計(jì)提供一條有效途徑;同時(shí),對于提高設(shè)計(jì)能力,縮短設(shè)計(jì)周期,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,起到十分關(guān)鍵的作用。 本文圍繞建立面向再設(shè)計(jì)的機(jī)械零件反求建模平臺目標(biāo),從現(xiàn)有物理模型開始,以層析測量手段為基礎(chǔ),以表面重建和特征識別技術(shù)為支撐,構(gòu)建一個快速的機(jī)械零件反求建模閉環(huán)系統(tǒng)。同時(shí),針對機(jī)械零件實(shí)物反求建立CAD模型的若干關(guān)鍵問題,進(jìn)行深入探索研究,提出了一些新的或是改進(jìn)的處理策略和處理方法,豐富了機(jī)械零件反求建模的相關(guān)理論和處理技術(shù)。 首先,針對層析測量表面數(shù)字化技術(shù),探討了圖象邊沿輪廓提取和矢量化處理技術(shù),獲取以數(shù)據(jù)環(huán)形式表達(dá)的斷面輪廓圖形。同時(shí)提出了基于動態(tài)正方形域的自適應(yīng)的輪廓追蹤算法。以動態(tài)正方形域?yàn)樗阉骺臻g,利用輪廓相鄰線段之間的有向角作為搜索算子,縮短了算法搜索時(shí)間,保留了斷面輪廓微小結(jié)構(gòu)特征,解決了獲取平面空間散亂點(diǎn)集最小面域的問題。 其次,以帶約束的面域剖分和相鄰斷面輪廓層間剖分為基礎(chǔ),研究建立面向平行截面輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)的空間三角剖分算法,并重點(diǎn)探討了相鄰層上對應(yīng)輪廓數(shù)據(jù)環(huán)之間的分段剖分問題。為此,提出了輪廓特征點(diǎn)計(jì)算方法和基于特征點(diǎn)的斷面輪廓圖形形狀分析方法,同時(shí)通過建立過渡環(huán)和附加面域的方法來處理相鄰的突變截面。該算法避免了在平行截面輪廓之間進(jìn)行三角網(wǎng)連接剖分時(shí)產(chǎn)生扭曲、相交等失真狀態(tài),同時(shí)也拓展了三角剖分方法的適用范圍,可實(shí)現(xiàn)對具有分叉、孔洞、凹槽、凸起等結(jié)構(gòu)特征的零件內(nèi)外表面的完整三角剖分。 第三,研究提出了基于幾何特征和著眼于光滑區(qū)域的分段策略。在離散點(diǎn)集三角網(wǎng)基礎(chǔ)上,建立基于頂點(diǎn)位置矢量和法矢量的幾何屬性分段標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)對零件表面結(jié)構(gòu)中平面片和曲面片的分段識別。同時(shí),針對曲面片的分段識別,提出了基于頂點(diǎn)法向距離符號量的判斷準(zhǔn)則及計(jì)算方法,利用表面頂點(diǎn)處的切平面與其周圍鄰域內(nèi)的頂點(diǎn)之間的位置關(guān)系來判斷凸凹性,完成對于具有單一凸凹性質(zhì)的曲面區(qū)域內(nèi)的三角形面片的聚類劃分。這種分段方
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH122
【圖文】：

大學(xué)博士研究生學(xué)位論文的方法，以保證算法具有較高的可靠性。顯然定所有的測量點(diǎn)是均勻分布的，對于分布于平布的“面密度”，然后計(jì)算“線密度”，以此來點(diǎn)，以包含所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的外接長方形的面積來是Lx和Ly，則可按下列公式計(jì)算“面密度”(3一8)(3一9)

按層析測量原理仿真獲得模型表面數(shù)據(jù)點(diǎn)，共計(jì)包含15006個頂點(diǎn)。圖3一17顯示模型沿一個坐標(biāo)軸方向的投影，圖3一18顯示利用本文的算法提取出來的輪廓投影圖形，它包含330個輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)。從上面的算例中可以看出，本文給出的算法運(yùn)行結(jié)果十分王想，很好地保留了輪廓的細(xì)部結(jié)十特征，同時(shí)采用動態(tài)搜索正方形卜制搜索空間，避免了對數(shù)據(jù)點(diǎn)集啟全局搜索，因而時(shí)間效率也是較;理想的。算法中要求數(shù)據(jù)點(diǎn)在平厄空間中分布比較均勻

西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第69頁截面輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)(以線段相連)，模擬層析測量的斷面輪廓數(shù)據(jù)。圖4一16所示則為根據(jù)平行截面數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行三角剖分后建立的模型表面三角網(wǎng)。圖4一15模型平行截面輪圖4一16模型表面二角剖分結(jié)果

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 方黎勇;基于ICT切片圖像的零件內(nèi)部缺陷三維重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2009年

2 張金萍;基于特征的通用工件立體識別及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];東北大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 唐治;機(jī)械零件反求建模測控平臺設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2007年

2 張瑞;反求工程技術(shù)在汽車轉(zhuǎn)向助力泵定子建模中的應(yīng)用[D];西安科技大學(xué);2008年

3 彭亮;逆向工程中三維測繪系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];西南交通大學(xué);2008年

4 李小龍;鑄造缺陷的三維重構(gòu)及其對鑄件服役性能的影響[D];南昌大學(xué);2012年

本文編號：2774770