论文题目: 反求工程中一类规则曲面特征提取关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 李岸
导师: 柯映林
关键词: 反求工程,反求建模系统,特征,规则曲面特征,过渡特征,圆柱面特征,管道面特征,旋转面特征,拉伸面特征,概率统计,主方向高斯图像,优化
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息技术的发展和应用，产品制造已呈现全球化趋势，国际竞争日益加剧，这种国际竞争主要是产品创新能力的竞争，表现在产品生命周期不断缩短，产品更新日益加快。反求工程(Reverse Engineering，RE)，作为支持产品快捷设计、抢占商业市场的重要技术手段和方法，越来越受到人们的重视。本文将以支持产品创新设计的反求CAD模型为目标，对基于点云的规则曲面特征提取等关键技术展开研究。 现有的反求建模方法可以分成两类：基于非特征和基于特征的建模方法。本文重点研究了基于特征的反求工程建模基本理论和方法。给出了反求工程中特征的分类和参数表达。指出了本文将要重点研究的规则曲面中所包含的曲面类型。为了顺利重构CAD模型，提出了基于特征的反求建模策略。 提出了过渡特征提取中确定过渡特征类型和参数的概率统计方法，并对现有的过渡特征提取算法中一些重要参数的确定进行了重大改进，而使算法稳定可靠，具有了实用价值。同时改进了圆柱拟合算法中确定初值的方法，提高了圆柱拟合算法的稳定性和实用性。在过渡特征技术的基础上，提出了管道面特征提取技术。 提出了基于主方向高斯映射的概念和定义。曲面的基于主方向高斯映射图像反映了该曲面的特征参数信息。旋转面的主方向高斯图像中存在一个且只存在一个大圆，该大圆与旋转轴的方向相关。根据这一特点，提出了从点云中提取旋转轴方向的方法。而旋转轴的方向和旋转面的法矢可以确定旋转轴的定位点，从而确定了旋转轴。最后利用点云投影原理给出了旋转轴的优化方法。 提出了两种基于主方向的拉伸面特征提取方法，第一种方法根据方向数据统计理论获得拉伸方向，第二种方法根据主方向高斯映射理论获得拉伸方向。通过比较、分析这两种方法的优缺点后，给出了兼有两种方法优点的综合方法。最后给了拉伸方向的优化技术。 基于特征的反求工程CAD建模方法已成功应用到反求建模系统RE-SOFT中，结合一个反求工程建模实例论证了基于特征的建模方法和策略的可行性和适用性。该实例表明，基于特征的建模方法可以显著地提高反求建模的精度和效率。 最后在总结全文工作的基础上，指出了有待进一步研究的内容和方向。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 反求工程综述
1.3 基于特征的反求工程建模理论和方法
1.3.1 反求工程中特征的分类
1.3.2 特征的参数表达
1.3.3 特征提取技术
1.3.4 基于特征的反求工程建模策略
1.3.5 特征模型建立
1.4 选题背景及主要研究内容
1.4.1 论文选题背景
1.4.2 主要研究内容
第二章 基于特征的反求建模基础理论及技术
2.1 引言
2.2 点云的微分几何属性估算
2.3 点云交互分块技术
2.4 点云切片基本原理
2.5 截面曲线重建技术
2.6 二次曲面重构技术
2.6.1 二次曲面的表达
2.6.2 二次曲面的拟合
2.7 规则扫掠面重构技术
2.7.1 拉伸曲面重建
2.7.2 旋转曲面重建
2.8 自由曲面重构技术
2.8.1 基于截面线的自由曲面重构技术
2.8.2 基于点云的自由曲面拟合
2.9 概率统计理论
2.10 本章小节
第三章 过渡曲面特征提取技术及应用
3.1 引言
3.2 算法综述
3.3 过渡截面线提取
3.3.1 点云的曲率估算
3.3.2 过渡区域分块
3.3.3 过渡区域的截面线提取
3.4 过渡曲面特征参数的概率统计分析
3.4.1 概率统计模型
3.4.2 等/变半径过渡特征类型识别、参数确定及噪声分析
3.4.3 应用实例
3.4.4 概率统计方法评述
3.5 算法及误差分析
3.5.1 干净数据和仿真数据的误差分析
3.5.2 实测点云数据的误差分析
3.6 点云数据的管道面重构
3.6.1 获得截面线
3.6.2 获得脊线
3.6.3 管道面重构实例
3.6.4 结论
3.7 本章小节
第四章 旋转曲面特征提取技术
4.1 引言
4.2 高斯映射
4.3 主方向高斯映射
4.3.1 旋转面的主曲率方向
4.3.2 旋转面的主方向高斯映射
4.4 高斯球的栅格化
4.5 聚类分析
4.6 确定旋转轴
4.6.1 计算旋转轴的方向
4.6.2 计算旋转轴的定位点
4.7 旋转轴的优化
4.8 算法分析
4.8.1 噪声分析
4.8.2 平面数据分析
4.8.3 算法精度分析
4.9 轮廓线的获取
4.9.1 截面线点列数据的获取
4.9.2 截面线重构
4.10 轮廓线的获取
4.11 本章小节
第五章 拉伸曲面特征提取技术
5.1 引言
5.2 拉伸面的最小主曲率方向
5.3 基于方向数据统计的拉伸方向提取
5.3.1 方向数据的平均方向及噪声处理
5.3.2 初始拉伸方向的确定
5.4 基于主方向高斯映射的拉伸方向提取
5.4.1 拉伸面的最小主方向高斯映照
5.4.2 高斯球的栅格化
5.4.3 确定拉伸方向
5.4.4 计算实例
5.5 两种算法的比较与综合
5.6 拉伸方向优化
5.6.1 优化原理
5.6.2 优化算法分析
5.7 轮廓曲线的重构
5.8 计算实例及误差分析
5.9 本章小节
第六章 基于特征的反求工程CAD建模实例
6.1 引言
6.2 RE-SOFT系统简介
6.2.1 体系结构
6.2.2 主要功能模块
6.3 某汽车饭金件的反求工程 CAD建模
6.3.1 建模策略制订
6.3.2 特征提取及曲面重构
6.4 重建模型误差分析
6.4.1 模型误差
6.4.2 误差分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间完成的论文和参加的科研项目
致谢
发布时间: 2006-11-22
参考文献
- [1].复杂形状实体反求工程关键技术研究[D]. 崔焕勇.山东大学2006
- [2].小波技术在反求工程中的若干应用[D]. 李奇敏.浙江大学2006
- [3].反求工程中自由形状模型的美化技术[D]. 范树迁.浙江大学2006
- [4].反求工程中复杂轮廓的无歧义三维重建及其相关算法研究[D]. 唐占红.兰州理工大学2011
相关论文
- [1].复杂形状实体反求工程关键技术研究[D]. 崔焕勇.山东大学2006
- [2].逆向工程中基于特征约束模型重建理论与方法研究[D]. 龚友平.浙江大学2006
- [3].反求工程中基于变形的自由形状特征重构[D]. 王青.浙江大学2006
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