反求工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf

1、該文的重點是以物理模型為研究對象,探求三維幾何形面反求工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用.三維幾何形面的反求在汽車、家用電器、模具制造、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的需求,其體系結(jié)構(gòu)由自由曲面快速測量技術(shù)、數(shù)據(jù)分割及三維重構(gòu)、模型分析及快速制造三部分組成.對工業(yè)產(chǎn)品的反求而言三維測量數(shù)據(jù)的CAD模型重構(gòu)技術(shù)是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是反求工程在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用研究的重點.該文以反求工程中的重構(gòu)數(shù)據(jù)模型為研究對象,探求三維幾何形面反求工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用,對激

2、光線掃描測量技術(shù)、測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理及曲面重構(gòu)等進(jìn)行了理論研究,完成了從實物模型的三維表面測量到該實物CAD模型建立的全過程.首先對光切法三維測量原理進(jìn)行了深入的研究.光切法是一種基于雙基點三角測量原理的主動式光學(xué)三維輪廓測量技術(shù),它以線結(jié)構(gòu)光作為編碼光,形狀信息提取簡單,與光點掃描和光柵投影法相比,可在測量精度及測量效率上取得較好的兼顧,并且工程上易于實現(xiàn),對測量系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定方法在理論上進(jìn)行了論述,研究了臺式測量系統(tǒng)的基本測量方式及數(shù)

3、據(jù)合成,并討論了測量系統(tǒng)機械構(gòu)造.由激光線掃描測量自由曲面獲得的數(shù)據(jù)是巨型密集型的,通常該數(shù)據(jù)被形象地稱為"點云".在工程實際中,通常數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法有:濾波、精減、插補、區(qū)域分割及數(shù)據(jù)拼接等.該文討論了掃描數(shù)據(jù)的常用的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法.其次對激光線掃描測量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究,建立了測量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型及各測量方式下的數(shù)據(jù)模型,由于測量環(huán)境、測量要求、測量手段及測量對象千變?nèi)f化,因此對于特定的三維重構(gòu)環(huán)境,為了獲得品質(zhì)優(yōu)良的重構(gòu)結(jié)果,測

4、量數(shù)據(jù)必須進(jìn)行一系列的預(yù)處理.該文討論了數(shù)據(jù)預(yù)處理方法.在利用光切測量數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)時,為了提高三維重構(gòu)質(zhì)量,必須充分考慮和利用光切測量系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的組織形態(tài)特點.該文針對光切測量數(shù)據(jù)的特點,討論了基于光切測量數(shù)據(jù)的三維重構(gòu)技術(shù),如復(fù)雜曲線曲面重構(gòu)、掃描線數(shù)據(jù)三角化表面重構(gòu)等問題,針對光切法反求系統(tǒng)與快速原型制造系統(tǒng)集成中數(shù)據(jù)交換具體實現(xiàn),討論了掃描線測量數(shù)據(jù)的直接三維三角剖分方案.最后通過實例,以前三章的理論為基礎(chǔ),完成了從數(shù)據(jù)采集