31逆向工程在车身覆盖件造型方法与检测中的应用研究

发布时间：2016-11-23 04:49

本文关键词：逆向工程在车身覆盖件造型方法与检测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

为-0.5mm~0.5mm，其结果如图5-9和表；六点定位图形制导的匹配方法，该方法能精确的进行匹；Registrationanddatamergi；.Lee,K.Kengskool.Develop；程中自由曲面的自适应数字化算法研究.计量学报,2；

为-0.5 mm~0.5 mm，其结果如图5-9 和表 5-4 所示。从下图表中，我们很容易直观地得出哪段边缘超过了设定的误差值，哪段边缘符合要求，这对零件或后续的模具修改有直接的指导作用。图 5-9 边缘误差检查法Fig.5-9 Boundary error check method表 5-4 边缘误差检查数据表 (单位：mm)Tab.5-4 Data sheet of boundary error check methodName Dev Status Tol+ Tol- DevX DevY DevZ TestX TestY TestZB041 1.831 FAIL 0.5 -0.5 0.610 -0.148 1.720 1190.891 -523.245 735.554B042 -1.691 FAIL 0.5 -0.5 1.248 0.192 -1.125 1072.456 -305.608 681.545B043 0.609 FAIL 0.5 -0.5 0.449 0.072 0.404 1072.906 318.462 683.237B044 0.328 PASS 0.5 -0.5 0.244 0.050 0.214 1086.791 397.239 682.234B045 -0.058 PASS 0.5 -0.5 0.046 0.009 -0.035 1058.517 -230.972 680.0815.3.2.3 二维截面误差检测法对于形状规则的曲面，可以采用特征线方法进行检测。本文主要研究对象是车身覆盖件，为复杂自由曲面，较难以提取明显的特征线，从而提出了二维截面误差检测法检测车身覆盖件[65]。二维截面误差检测法检测自由曲面表面特征是在逆向工程软件第 5 章逆向工程在车身覆盖件检测中的研究71Geomagic Qualify 中进行的，该软件功能之一是将点云(点云是将已有的物理样件通过CMM或激光扫描所取得的点数据)与设计的CAD模型匹配后，分别提取其相对应的截面进行对比。对于车身覆盖件，本文利用 GeomagicQualify 中的 2D Comparison 命令可以得出任意曲面上的二维截面线的误差，本文检测结果如图 5-9 所示(随意抽取的任意一个截面线)。图(a)为在坐标 x＝1553 mm 处截面；图(b)为对比后的误差图。(a)(b)图 5-10 二维截面误差检测法Fig.5-10 Two-dimensions interface error check method燕山大学工学硕士学位论文725.3.2.4 逆向工程曲面轮廓度检测法本文利用 Geomagic Qualify 中的Create GD＆T Callouts 和 Evaluate GD＆T Callouts 命令，只要输入轮廓度允许值，就能很快的得到其轮廓度合格与否，与传统的三坐标测量法相比大大的提高了效率。如图 5-10 和表 5-5 所示。由图表可以看出，所检查的两部分其中一部分轮廓度不符合要求。图 5-11 曲面轮廓度逆向工程检测Fig.5-11 Reverse engineering check of surface profile表 5-5 曲面轮廓度检测数据表 (单位：mm)Tab.5-5 Data sheet of surface profileName Tolerance Measured Points Passed Min . Value Max. Value ResultSurface Profile 1 2 1.366 19048 19048 -0.564 0.683 PassedSurface Profile 2 2 3.004 14577 14543 -0.8 1.502 Failed5.4 本章小结本章研究了逆向工程在车身覆盖件中的应用，借助逆向检测软件Geomagic Qualify 研究了测量点云与设计数学模型的几种匹配方法，并在完全匹配后研究了几种检测方法。本文提出了基于 3-2-1 六

六点定位图形制导的匹配方法，该方法能精确的进行匹配，，同时也研究了其他一些匹配。提出了三维直接比较法、边缘误差检查法、二维截面误差检测法等。结论73结论车身覆盖件逆向工程是将汽车车身覆盖件油泥模型或实物模型转换成可供 CAD/CAM/CAE 分析的数学模型的过程。本文针对车身覆盖件曲面造型和数字化检测这两个热点，以轿车发动机罩为例，经过深入系统的研究，主要得出以下结论：(1)通过对现代质量观和检测技术的分析，针对汽车车身覆盖件制造质量的控制问题，系统地分析总结了“2 mm”工程和亚毫米冲压理论，为逆向工程在车身覆盖件的数字化检测奠定了基础。(2)对逆向工程技术进行了分析，研究了复杂曲面实物逆向工程的关键技术，重点探讨了 NURBS 曲面构造方法，并将其应用于车身覆盖件的逆向造型。(3)通过对逆向工程软件 Geomagic 的功能和基本原理分析，总结了曲面重构方法和步骤，实现了车身覆盖件复杂曲面 3D 几何模型的重建，该曲面重建方法具有操作简单、实用、规范等特点，并为后续的CAD/CAM 及在此基础上新产品的二次开发奠定了基础。(4)将逆向工程应用于车身覆盖件的数字化检测，本文提出了基于3-2-1 六点定位图形制导配准方式。结合逆向工程软件 Geomagic 给出了几种形位误差检测方法，这些方法能满足车身覆盖件复杂曲面高精度的形位误差检测的要求，对实现生产制造过程的自动化、数字化具有重要的应用前景。车身覆盖件逆向造型和数字化检测技术是一项具有广泛应用前景的高新技术，但是这门技术还存在着造型时间长、检测精度不高的问题，但随着逆向工程技术及计算机技术的发展，这些问题都将得到有效的解决。同时数字化检测技术作为一门多学科交叉的专业技术，其本身的发展，也将推动相关技术(如测量技术、模具设计与制造、逆向工程技术)的发展。燕山大学工学硕士学位论文74参考文献1 刘之生,黄纯颖.反求工程技术.北京:机械工业出版社,1992:1-132 乐玉汉.轿车车身设计.北京:高等教育出版社,2000:15-303 彭岳华 , 崔琼瑶 . 逆向工程在汽车产品设计中应用 . 计算机应用与软件 ,2003,(9):31-334 王植槐.汽车制造检测技术.北京:北京理工大学出版社,2000:1-115 金涛,童水光.逆向工程技术.北京:机械工业出版社,2003:1-25 128-1616 李剑,鞠华,王恒奎,等.自由曲面测量研究综述.测量与设备,2001,(1):8-117 F.C. Langbein, A.D. Marshall, R.R. Martin. Choosing consistent constraints forbeatification of reverse engineered geometric models. CAD Computer AidedDesign. 2004,36(3):261-2788 Lai J Y, Ueng W D, Yao Chia-yu.

Registration and data merging for multiple sets ofscan data [J]. International Journal of Advanced ManufacturingTechnology,1999,15: 54-639 孙世为,王耕耘,李志刚.逆向工程中多视点云的拼合方法.计算机辅助工程, 2002,(3):7-1210 陈志杨,李江雄,柯映林.基于图形制导的复杂曲面最佳匹配的一种算法.航空学报, 2000,21(3):279-28111 林立彬 , 高晓辉 , 王昊 , 等 . 逆向工程个关键技术的研究进展 . 机械制造 ,2004,478(6):41-4512 董洪智,林忠钦,陈关龙.曲面轮廓度评定技术的研究.机械设计与研究,2000,(2):16-1813 侯宇 , 张竞 ,崔晨阳 .复杂线轮廓度误差评定方法 . 仪器仪表学报 ,2001,22(1):104-10714 杜静,何玉林.基于特征的曲面模型重建方法.重庆大学学报,2002,25(7):140-15115 江涛,陆国栋,雷建兰,等.基于面域理解的多面体三维重建.计算机辅助设计与图参考文献75形学学报,2000,12(7):522-52716 曾建江 , 丁秋林 . 用神经网络实现 NURBS 曲面重构 . 计算机工程与应用 ,2003,(01): 69-7117 田晓东,周雄辉,阮雪榆.带有精确截面信息的一种曲面重构方法.模具技术,2001,(2):15-1718 方锡邦.汽车检测技术.安徽:安徽科学技术出版社,2000:1-319 李世阳.形位误差检测.西安:陕西科学技术出版社,1988:1-6 89-9320 曾令云,王焕然,李庆.汽车焊接车体尺寸精度控制(一).电焊机,2001,31(4): 28-2921 曾令云, 王焕然, 李庆.汽车焊接车体尺寸精度控制(二).电焊机,2001,31(5):2-522 甘永立.形状和位置误差检测.北京:国防工业出版社,1995:209-24223 Ming-chih Huang, Ching-Chih Tai. The Pre-Processing of Data Points For CurveFitting in Reverse Engineering. The International Journal of AdvancedManufacturing Technology. 2000,16(9):635-64224 高晓康.几何精度设计与检测.上海:上海交通大学出版社,2002:1-625 庄明惠.汽车制造 2 mm 工程实施方法的探讨.汽车工艺与材料,2004,(4):11-1426 唐寅.两毫米工程与亚毫米冲压.材料·工艺·设备,2000,(3):16-1827 胡仕新.美国汽车车体装配与焊接研究现状.中国机械工程,1997,8(1):24-2628 Sansoni, Giovanna, Docchio, Franco. Three-dimensional optical measurements andreverse engineering for automotive applications. Robotics and Computer-IntegratedManufacturing. 2004,20(5):359-36729 Lin yan-ping, Wang Cheng-tao, Dai ke-rong. Reverse engineering in CAD modelof customized artificial joint. Medical Engineering and Physics.2005,27(2):189-19330 王宏涛,轴儒荣,张丽艳.现代测量方法在逆向工程数据采集技术中的应用.航空计测技术,2003,23(4):1-531 叶晓平.激光扫描技术在逆向工程中的应用.制造技术与机床,2004,(2):69-7132 J. Seo, H.-C. Lee, S. Park.Reconstruction of a Composite Surface by ReverseEngineering Techniques.Advanced Manufacturing Technology, 2001,(17):639-64333 J. Chow, T. Xu, S.-M

. Lee, K. Kengskool. Development of an Integrated燕山大学工学硕士学位论文76Lased-Based Reverse Engineering and Machining System. AdvancedManufacturing Technology,2002,(19):186-19134 武剑洁 , 王启付 , 黄运保 , 等 . 逆向工程中曲面重建的研究进展 . 工程图学学报,2004,(4):133-14235 赵勇,廖延彪,赖淑蓉.复杂轮廓表面激光检测及三维重构技术的研究.光学技术,2002,(3):172-17336 万军,鞠鲁粤.逆向工程中数据点云精简方法研究.上海大学学报(自然科学版),2004,10(1):26-2937 Giri Deepak, Jouaneh Musa, Stucker Brent. Error sources in a 3-D reverseengineering process. Precision Engineering. 2004,28(3):242-25138 蔡玉俊,蔡玉强,王建玲.基于逆向工程的模具 CAD/CAM/DNC 技术.模具工业,2004,275(1):17-2039 Zhongwei Yin. Direct integration of reverse engineering and rapid prototypingbased on the properties of NURBS or B-spline. Precision Engineering.2004,28(3):293-30140 Vanco Mark, Brunnett Guido. Direct segmentation of algebraic models for reverseengineering. Computing(Vienna/New York). 2004,72(1-2):207-22041 何炳蔚,林志航.逆向工程中的三维测量数据点云的分割.小型微型计算机系统,2004,25(6):1068-107142 朱心雄.自由曲线曲面造型技术.北京:科学出版社,2000:138-168 348-37643 聂军洪,周来水,张丽艳,等.逆向工程技术研究及应用.机电工程,2003,20(2):1-444 In-Kwon Lee. Curve reconstruction form Unorganized points. Computer AidedDesign. 2000,17:161-17745 Kos G, Martin RR, Varady T. Methods to recover constant radius rolling ball blendsin reverse engineering. Computer Aided Geometric Design. 2000,17(2):127-16046 J. Seo, H. –C. Lee, S. Park. Reconstruction of a composite surface by reverseengineering technique. International Journal of Advanced ManufacturingTechnology. 2001,17(6):462-47047 李忠学,彭启立,胡彩旗,等.基于光学非接触测量的车身覆盖件曲面品质综合评参考文献77价.汽车技术,2004,(3):33-3548 L.A. Piegl, W. Tiller. Surface approximation to scanned data. The Visual Computer.2000,16(7):386-39549 B J Mills, F C Langbein, A D marshall. Approximate symmetry detection forreverse engineering solid modeling. Ann Arbor Michigan USA. 2001,(6):241-24850 王璟.逆向工程在车身覆盖件造型方法中的研究与应用.[吉林工业大学硕士论文].1998:1-851 Hyungun Park, Kwangsoo Kim.An Adaptive Method for Smooth SurfaceApproxima- tion to Scattered 3D Points[J].CAD,1995,27(12):929-93952 Eck Matthias. Automatic Reconstruction of B-spline Surfaces of ArbitraryTopologic Type[A].SIGGRAPH[C],1996:325-33453 Huang X. CAD Model Based Inspection of Sculptured Surfaces with Datums [J].Int. J. of Production Research,1998,(36):1351-136754 阮景奎,周学良,代志举.Surfacer 在车身覆盖件逆向工程中的应用.模具工业,2004,277(3):11-1455 鞠华,王文,谢金,等.逆向工

程中自由曲面的自适应数字化算法研究.计量学报,2004,24(2):99-10256 K.C. Fan, T.H. Tsai. Optimal shape error analysis of the matching image for afree-form surface. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing.2001,17(3):215-22257 Hua Qiu. A Practical Evaluation Approach Towards form Deviation for Two-dimensional Contours Based on Coordinate Measurement Data [J].InternationalJournal of Machine Tools & Manufacture,2000,40(1):259-27558 Ueng W D, Lai J Y, Dong J J. Sweep-surface reconstruction from three dimensionalmeasured data [J]. Computer-Aided Design,1998,30(10):791-80559 陶军,邢渊,张永清.自由曲面产品反向工程中最优匹配的应用研究.机械设计与制造工程,2002,31(3):63-6560 张琳,郭俊杰,姜瑞,等. 自由曲线轮廓度误差评定中的坐标系自适应调整.仪器仪表学报,2002,23(2):203-206燕山大学工学硕士学位论文7861 TS Shen, JB Huang, CH Menq. Multiple-sensor integration for rapid andhigh-precision coordinate metrology. IEEE-ASME Transactions on Mechatronics.2000,5(2):110-12162 武殿梁,黄海量,丁玉成,等.基于遗传算法和最小二乘法的曲面匹配.航空学报,2002,23(3):285-28863 A Pentland. Closed Form Solutions for Physically Based Shape Modeling andRecognition[J].IEEE Transaction Pattern Analysis and Machine Intelligence,1998,12(4):321-32764 任玉波,孙惠学,史艳国,等.基于逆向工程的自由曲面数字化检测方法研究.中国机械工程,2003,14(16):1397-139965 胡国军 , 钱荣芳 , 冯方 , 等 . 基于逆向工程的数字化技术研究 . 机床与液压 ,2004,(5):86-87攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果79攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果1 在攻读硕士学位期间，参与了轿车轮毂模具设计，其中逆向设计部分在导师的指导下独自完成。2 发表论文：《Geomagic 在车身覆盖件逆向工程中的应用研究》，中国机械工程（待发）燕山大学工学硕士学位论文80致谢本课题是在孙惠学教授的亲切关怀和精心指导下完成的。在本课题的研究过程中，王连东教授在学习与生活中也给予了热情的关怀与帮助，他们渊博的学识、刻苦的钻研精神、严谨的治学态度、正直的作风和亲切的为人处事给我留下了深刻的印象，为学生开阔了视野，丰富了学识，鞭策着学生不断进取、前进。值此论文完成之际，对老师们曾经给予的学术上的指导，生活上的关心和帮助致以最诚挚的谢意！在论文工作期间，还得到本课题组史艳国老师、陈继刚老师、赵得颖老师的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。在课题的进行过程和研究中，CIMS 研究中心的同学也给予了无私的帮助，在此也表示感谢。感谢所有支持和帮助我的同学和朋友们！作者简介81作者简介

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