整体叶轮逆向工程中数据处理方法与应用

发布时间：2017-10-03 20:09

  本文关键词：整体叶轮逆向工程中数据处理方法与应用

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【摘要】：随着计算机技术以及自动化测量技术的不断发展、市场竞争的日益激烈,传统设计制造方法已无法满足来自产品设计和生产的时效要求。尤其针对具有复杂特征零件的数字化制造,逆向工程以其独特的技术优势成为解决这一问题的重要技术手段,发挥着越来越重要的作用,其技术应用已遍及航空航天、医疗、化工、建筑、文物保护等各个领域。数量巨大、结构无序的特征点是逆向工程中处理的难点,也给后续零件几何模型重建带来很大的困难。所以,研究如何从特征点云数据出发,实现复杂特征零件模型的高质量重建,对于逆向工程在生产实际中的应用具有重要意义。本文针对典型的复杂特征零件—整体叶轮逆向造型过程中点云数据处理的方法及应用进行了研究,包括以下几个方面内容:首先,对零件表面几何数据测量方法做了分析,详细比较了接触式和非接触式测量方法的优缺点,针对整体叶轮材料以及结构特点,选择合适的测量设备,制定了适合整体叶轮叶片表面几何数据采集的方法,该方法有效解决了整体式叶轮叶片数据采集方面面临的表面几何形状复杂、型面有干涉等问题。第二部分,详细阐述了点云数据处理阶段几个关键技术,通过改进“弦高差法”的迭代方式,去除点云数据中的噪点,可有效的抑制“伪异常点”的判别;采用“最小距离法”对数据进行精简,该方法有良好的适应性和通用性。处理后整体叶轮点云数据结果较为理想,数据点的数量和质量都能满足后续模型重构的精度要求。第三部分,基于小波分解重构理论,根据经过预处理点云数据,得到曲线的曲率图,进行曲线、曲面光顺重构,重点阐述模型重构方法的实现过程。以快速模型重构技术为依托,结合数据文件在软件中的处理,完成整体叶轮模型的重构。第四部分,简明阐述了几种重构模型的评价方法,通过研究曲面重构误差控制策略,重点评价和分析了重构模型曲面的精度和品质。通过验证点云到重构曲面的最短距离小于阈值,证明重构数据模型在合理的误差范围内;通过“反射线法”对比观察曲面的光顺情况,验证曲面的良好品质。最后,采集、处理了多个型号的整体式叶轮的点云数据,逆向重构了其三维模型,并检验了重构曲面模型的质量和品质。实践表明以上提到的一系列方法可有效的应用到整体叶轮数据处理、重构中,提高产品的设计效率、缩短研发周期。
【关键词】：逆向工程 整体叶轮 数据处理 小波分解 模型重构
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH122;TH16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 逆向工程概述12-16
• 1.2.1 逆向工程的概念及意义12-14
• 1.2.2 逆向工程的关键技术14-16
• 1.3 逆向工程的应用16-17
• 1.4 研究现状及发展17-19
• 1.5 选题意义及主要内容19-22
• 1.5.1 课题来源及意义19-20
• 1.5.2 课题主要内容20-22
• 第二章 点云数据采集22-40
• 2.1 数据采集方法分类22-23
• 2.2 接触式测量23-28
• 2.2.1 三坐标机的组成24-27
• 2.2.2 三坐标测量机分类27-28
• 2.3 非接触式测量28-30
• 2.4 两种方法的比较30-31
• 2.5 整体叶轮叶片数据采集31-39
• 2.5.1 测量方式的确定31-32
• 2.5.2 叶轮叶面测量路径的确定32-33
• 2.5.3 叶轮的数字化实现33-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第三章 点云数据的预处理40-52
• 3.1 点云数据预处理方法40-41
• 3.2 噪声去除41-43
• 3.2.1 人工检查法41
• 3.2.2 弦高差法41-42
• 3.2.3 曲线检查法42-43
• 3.3 数据精简43-45
• 3.3.1 最小距离法43
• 3.3.2 角度偏差法43-44
• 3.3.3 均匀网格法44-45
• 3.4 数据光顺45-46
• 3.4.1 高斯滤波(Gaussian)45
• 3.4.2 平均值滤波(Averaging)45
• 3.4.3 中值滤波(Median)45-46
• 3.5 整体叶轮数据预处理46-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 基于小波的曲线曲面的光顺与重建52-67
• 4.1 曲线曲面的光顺处理52
• 4.2 曲线曲面的光顺性准则52-54
• 4.2.1 曲线的光顺准则53
• 4.2.2 曲面的光顺准则53-54
• 4.3 光顺处理中的小波技术54-58
• 4.3.1 小波技术的引入54
• 4.3.2 基于小波的曲线曲面光顺技术基础54-58
• 4.4 基于小波分解的曲线重建方法58-59
• 4.5 叶身曲面重构造型59-66
• 4.5.1 叶身曲面重构方法59-60
• 4.5.2 叶片曲面重建实例60-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 重构曲面的评价方法67-79
• 5.1 重构曲面的评价内容67
• 5.2 曲面重构的误差来源67-68
• 5.3 精度评价指标68-69
• 5.4 控制误差提高精度的策略69-70
• 5.5 重构曲面的精度评价方法70-72
• 5.5.1 自由曲线的线轮廓度误差70-71
• 5.5.2 自由曲面的面轮廓度误差71-72
• 5.6 重构叶轮曲面的精度评价与品质分析72-77
• 5.6.1 重构叶轮曲面的精度评价72-75
• 5.6.2 重构叶轮曲面的品质分析75-77
• 5.7 本章小结77-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 本文主要工作和结论79-80
• 6.2 研究展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果85-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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3 邱泽阳,肖双九,杨海成,张树生,张定华;一种基于逼近理论的曲面重构方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年07期

4 周煜;杜发荣;高峰;;基于Imageware软件的汽车内饰逆向设计方法[J];机械设计;2006年08期

5 田晓东,史桂蓉,阮雪榆;复杂曲面实物的逆向工程及其关键技术[J];机械设计与制造工程;2000年04期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 纪小刚;增压器叶轮逆向工程中的关键技术研究[D];南京理工大学;2006年

2 张力宁;点云数据抗噪处理方法及其在叶片重建中的应用研究[D];西北工业大学;2006年

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本文编号：966450