面向快速成形的复杂零件三维扫描方法及实验研究

发布时间：2021-10-09 22:28

　　随着市场竞争的日趋激烈,要求企业能快速的开发新的产品,才能在激烈的竞争中取得优势。产品的复杂程度也不断增大,尤其具有自由曲面的汽车、飞机、家电、玩具、人体骨骼器官等模型应用越来越广泛。逆向工程（RE）和快速成形（RP）技术是开发这类复杂外形产品和零件的有力工具,可以缩短开发周期和提高产品质量。本文就复杂模型的三维扫描,点云数据处理,逆向建模,快速成型等几个问题作了研究,具体包括以下内容：（1）对比了几种常见的三维扫描仪,分析了各自的优缺点及适用的扫描范围。对常用的逆向工程软件Imageware和Geomagic各个模块进行了对比分析,研究了各自的建模特点。讨论了点云处理的一般步骤和方法,对点云拼接、点云特征、点云去噪、点云精简、点云分块等问题进行了研究,对指导后续模型重建工作有重要意义。（2）STL文件是业界默认的快速成型的标准数据格式,也是很多情况下逆向建模不可缺少的步骤。因此,本文对比了点云数据三角化的几种常用算法及讨论了三角化的优化准则。基于Imageware软件,研究了点云数据三角化的一些基本问题,得到了几个有实际指导意义的结论。（3）曲面重建是逆向工程当中最为复杂和关键的步骤... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 复杂零件开发关键技术
    1.2 逆向工程技术概述
        1.2.1 逆向工程的基本概念
        1.2.2 逆向工程的应用领域
        1.2.3 逆向工程常用软件
        1.2.4 逆向工程的一般步骤
    1.3 快速成形技术概述
        1.3.1 快速成形技术的基本概念
        1.3.2 快速成形技术的应用
        1.3.3 快速成形技术的几种工艺
        1.3.4 快速成形技术的数据传输格式
    1.4 逆向工程与快速成形的集成
    1.5 文章的选题背景及主要研究内容
第2章 点云数据处理
    2.1 测量数据的获取
        2.1.1 扫描方法分类
        2.1.2 几种扫描原理
        2.1.3 常用扫描方法对比
    2.2 点云数据的分类
    2.3 点云数据的拼接
    2.4 点云数据分块
    2.5 点云数据的评价
        2.5.1 点云基本信息
        2.5.2 点云的特征
    2.6 点云噪声去除
    2.7 点云数据精简
    2.8 本章小结
第3章 复杂零件逆向建模
    3.1 点云数据的三角化
        3.1.1 三角化的基本理论
        3.1.2 三角化的Delaunay法
        3.1.3 三角化的生长三角剖分算法
        3.1.4 三角化的螺旋边三角剖分算法
        3.1.5 三角网格的优化准则
        3.1.6 Imageware三角化操作
    3.2 复杂零件逆向建模
        3.2.1 自由曲线曲面的基础理论
        3.2.2 曲线的构造
        3.2.3 曲面的构造
    3.3 逆向建模实例
        3.3.1 汽车叶子板建模
        3.3.2 人脸的建模
        3.3.3 基于Geomagic的车身快速蒙面造型
    3.4 本章小结
第4章 实验设备及扫描实验
    4.1 硬件系统
        4.1.1 3DSS-STD-Ⅱ三维扫描仪
        4.1.2 以色列Objet Eden250三维打印设备
    4.2 软件系统
        4.2.1 逆向软件
        4.2.2 STL文件编辑软件Magics11.1
        4.2.3 Objet设备配套软件
    4.3 下颌骨扫描实验
        4.3.1 扫描过程
        4.3.2 数据分析
        4.3.3 结论
    4.4 车门模具扫描及建模实验
        4.4.1 扫描过程
        4.4.2 建模过程
    4.5 软硬件综合应用
    4.6 本章小结
第5章 RE与RP系统集成
    5.1 RP技术路线
        5.1.1 加工方向确定
        5.1.2 支撑生成
        5.1.3 模型分层
    5.2 逆向工程与快速成形的集成方法
    5.3 系统误差成因及对策
        5.3.1 扫描过程的误差
        5.3.2 点云数据处理及模型重构误差
        5.3.3 STL文件误差
        5.3.4 快速成形制造系统误差
    5.4 本章小结
第6章 结论建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Rapid Prototyping and Manufacturing Technology:Principle, Representative Technics, Applications, and Development Trends[J]. 颜永年,李生杰,张人佶,林峰,吴任东,卢清萍,熊卓,王小红.  Tsinghua Science and Technology. 2009(S1)
[2]基于逆向工程的曲面模型重构及误差分析[J]. 袁野,谢韶旺.  应用科技. 2008(12)
[3]基于Geomagic的CAD模型重建技术研究[J]. 黄曼慧,成思源.  机床与液压. 2008(09)
[4]快速成型制造技术在现代制造业中的应用[J]. 周振堂.  压缩机技术. 2008(04)
[5]逆向工程与快速成型一体化应用研究[J]. 晁永生,樊军,孙文磊,申晓萍.  机床与液压. 2008(04)
[6]逆向工程中基于几何约束的汽车零部件模型重建[J]. 郑椰琴,杨文玉.  中国机械工程. 2007(20)
[7]典型逆向工程CAD建模系统的比较[J]. 余国鑫,成思源,张湘伟,赖茶秀.  机械设计. 2006(12)
[8]快速成形技术及其发展趋势[J]. 曹炜,曾忠,李合生.  机械设计与制造. 2006(05)
[9]基于截面轮廓的NURBS曲面重建[J]. 柯映林,李奇敏.  中国机械工程. 2005(12)
[10]逆向工程中复杂拓扑关系的三角网格构造[J]. 陈志杨,潘如刚,叶修梓.  计算机应用研究. 2005(01)

博士论文
[1]基于RE/RP系统集成的复杂外形产品快速开发技术研究[D]. 肖尧先.浙江大学 2002

硕士论文
[1]基于逆向工程的自由曲面重构技术研究[D]. 李刚.山东大学 2009
[2]快速成型加工方法的研究[D]. 孟凡虹.江南大学 2008
[3]基于PRO-E的逆向工程关键技术研究[D]. 马军.武汉理工大学 2008
[4]逆向工程关键技术研究及误差因素分析[D]. 郭勤静.昆明理工大学 2008
[5]基于反求工程的快速成型系统制造精度的研究[D]. 叶嘉楠.大连理工大学 2007
[6]应用SLA快速成型技术制作内燃机光弹模型的研究[D]. 刁海.天津大学 2007
[7]复杂曲面零件三维CAD模型构造方法的研究[D]. 麻春英.大连理工大学 2006
[8]基于逆向工程的汽车覆盖件快速原型设计及有限元分析[D]. 潘斌.合肥工业大学 2006
[9]基于ATOS-FDM曲面成型误差与快速原型工艺研究[D]. 杨天博.东北大学 2006
[10]逆向工程中三角剖分技术研究[D]. 刘志刚.华中科技大学 2005



本文编号：3427114