逆向工程测量规划与扫描技术的应用

论文摘要

随着计算机、CAD/CAM、测量技术、计算工程技术的快速发展,逆向工程技术已经成为新产品开发设计过程中各种先进技术不可缺的一部分,在新产品开发设计中居于核心的地位。数据的采集和数据预处理是逆向工程中非常关键的环节。本文三坐标测量机利用接触式和非接触式测量系统。对车轮毂进行了数据测量、数据预处理技术和曲面重构进行了系统研究,对产品建模及后续数控加工具有重要的意义本文在结合测量原理的基础上,通过实验,从数据测量的完整性、精确性方面对数据采集问题进行了研究。针对测量设备的特点和实物轮廓的复杂性,提出了不同条件下的测量方案规划,和扫描方案。进行合理的测量方案规划、选择合适的测量参数并进行必要的表面处理是得到完整点云数据的保证。分析了测量数据处理中的噪声点剔除、数据精简、平滑处理及点云数据的拼合对齐等问题。通过对目前精简测量数据点云理论及方法的分析,采用精简点云的方法,有效地减少了点云的数量,较好地保留了原数据的几何特性。通过DELCAM软件的应用,对轮毂进行了重构和方法的探讨和归纳、总结,完成了软件中提取特征线在实体重构方法,并通过实例证明了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 逆向工程（RE）的内涵及特征
• 1.2.1 逆向工程（RE）的内涵
• 1.2.2 逆向设计方法和正向设计方法的区别
• 1.3 逆向工程技术的应用领域
• 1.4 国内外逆向工程技术研究的现状和发展趋势
• 1.4.1 国外逆向工程技术研究的现状
• 1.4.2 逆向工程技术在国内研究现状
• 1.4.3 逆向工程发展的趋势
• 1.5 逆向工程技术的关键环节
• 1.5.1 数据测量技术（物理模型的数字化）
• 1.5.2 测量数据的分析处理
• 1.5.3 三维CAD模型的重构与优化
• 1.6 支撑逆向工程技术发展的关键技术
• 1.6.1 计算机辅助集成制造技术
• 1.6.2 神经网络技术
• 1.6.3 虚拟现实技术
• 1.6.4 快速成型技术
• 1.7 逆向工程技术的局限
• 1.8 本文主要研究内容
• 第二章 数据测量技术
• 2.1 数据测量技术概述
• 2.2 数据测量设备
• 2.2.1 三坐标测量机（CMM）的分类
• 2.2.2 测量机的控制系统特点
• 2.3 数据测量方法
• 2.3.1 本文研究逆向工程所用的设备
• 2.3.2 计算机及测量软件部分
• 2.3.3 测头系统和测座
• 2.3.4 测量方法
• 2.4 数据测量规划
• 2.4.1 分为规则部分和不规则部分制定测量方案
• 2.4.2 统一的测量坐标系
• 2.4.3 复杂自由曲面部分测量规划的基本原则
• 2.4.4、用激光扫描等高速采样设备测量
• 2.5 PC-DMIS坐标系的定义
• 2.5.1 建立坐标系必要性
• 2.5.2 建立坐标系三个步骤
• 2.6 本章小结
• 第三章 数据处理技术和曲面数学模型建立技术
• 3.1 概述
• 3.2 测量数据的剔除、修补及平滑处理
• 3.3 数据的预处理
• 3.3.1 数据精简
• 3.3.2 点云的分类
• 3.3.3 噪声点的剔除
• 3.4 数据的对齐
• 3.5 数据的滤波处理
• 3.6 数据分割
• 3.7 曲面数学模型建立技术
• 3.7.1 B样条曲线和曲面基础
• 3.7.2 数据点的参数化方法
• 3.7.3 B样条曲线重构
• 3.7.4 B样条曲面重构
• 3.7.5 曲面拼接
• 3.8 本章小结
• 第四章 应用PC-DMIS CAD++软件的非接触扫描
• 4.1 扫描功能
• 4.1.1 扫描测头类型的介绍
• 4.1.2 扫描应用情况
• 4.2 扫描方法和介绍
• 4.2.1 开线扫描
• 4.2.2 闭线扫描
• 4.2.3 曲面扫描
• 4.2.4 截面扫描
• 4.2.5 周边扫描
• 4.2.6 旋转扫描
• 4.2.7 自由曲面扫描
• 4.3 小结
• 第五章 应用实例
• 第六章 结论和展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录