复杂曲面产品快速开发技术研究及其在摩托车覆盖件中的应用

发布时间：2020-06-11 15:55

【摘要】： 制造业对国民经济的高速增长起着至关重要的作用。但是，我国制造业与世界先进水平相比存在较大差距。自20世纪90年代以来，，制造业的全球化势头愈演越烈，市场的变化速度日益加快，产品的生命周期不断缩短。要在这种竞争激烈的市场环境中立于不败之地，企业必须加快产品的开发速度。汽车、摩托车业在制造业中占有重要地位。这类产品具有大量外观要求极高的复杂曲面外覆盖件。这些构件的形状特点和产品市场的个性化需求决定了其开发方法有别于传统模式。论文在全面分析这类产品特点的基础上，以摩托车覆盖件的快速开发作为应用对象，深入研究了以反求工程（RE）和快速原型制造（RPM）作为核心使能技术的复杂曲面产品快速开发模式。研究工作主要包括以下内容： 1、样件的数字化复杂曲面产品的样件数字化方法不仅影响产品的开发速度，而且间接决定了曲面重构的速度和质量。论文运用一级模糊综合评判方法研究了复杂曲面产品的数字化策略，并以摩托车覆盖件油泥模型为例，讨论了样件的测量规划方法和数据的处理流程； 2、点云数据的规范处理针对散乱点云数据的特点，详细阐述了基于形状特征匹配的点云对正方法。研究了散乱数据的误差修正和数据优化途径，对多种噪声点滤除方法和数据精简方式进行了对比分析，以找出满足应用需求的数据规范方法。并根据曲面重构的需要研究了点云特征的提取方法和曲面分片原则； 3、曲面重构论文首先从工程应用的角度分析了NURBS曲线、曲面造型方法中各种参数对曲线、曲面重构质量的影响。在此基础上，以覆盖件曲面重构为例，重点研究了点云数据的分块策略、曲面特征的识别和提取方法、曲面边界提取和曲面重构方式，以及反求过程中的正向设计等。综合运用精度评价、基于曲率的评价、基于光照模型的评价等多种方法进行曲面重构质量的评价； 4、基于RPM技术的复杂曲面产品快速开发论文根据各种快速原型工艺的特点，从材料、精度、速度、模型特性等方面讨论了RPM技术对复杂曲面产品的适应性。阐述了直接制模法、间接制模法两种快速制模方式在覆盖件快速开发中的应用，构建了复杂曲面类产品基于RPM技术的快速开发模型。
【图文】：

点云图,挡泥板,点云

图 2.5 挡泥板点云局部Fig.2.5 part of splasher points cloud测量前首先在物体表面作白色喷涂处理并放置一些专用标识然同角度对物体摄像利用标识的图像坐标在开发的专门软件中计算相机位置下光线的交点确定标志的三维空间坐标最后再利用专门的双视镜备在不同的位置测量大型曲面把测量的数据同已求得的标识的坐标值结得到整个大型曲面的数字化坐标值对于小曲面可直接用双视镜测量设备量而无须使用数码相机测量摄像以求得标识的坐标值图 2.5 为 ATOS 测得的某型摩托车覆盖件油泥模型的点云 Points Cloud局部测量数据的处理数据采集得到样件模型的点云以后根据模型的特点和生产要求可云数据重构出零件的 CAD 模型据此模型设计相应的模具最终生产出相品零件有的情况下如为了快速作出用于展示的零件模型可以采用快

点云,形状特征,对正,自然形成

图 3.1 形状特征分类Fig.3.1 the classsification of shape features点云对正时首先寻找分片点云上相同的形状特征这些特征可以是样型上自然形成的形状也可以是测量前人为添加的标识再利用特征的位置得出转换矩阵这样就可以将各局部坐标系统一从而将分片点云对正得整的样件点云点云对正的过程特征对正的方式主要有点与点重合线与线共线矢量平行/同向/重合面共面等两块点云的对正需要多个特征的匹配在选取特征时应防止出现束或过约束要使选取的特征足以正确的对正点云必须使被选取的特征的信息足以构建一个局部坐标系所有的特征均是以点为基础线和矢量是以构建平面则是在三点的基础上构成的因此局部坐标系的构建和统一可化为三点对三点的方式选取适当的三点可以构建一个局部坐标系因此的对正可以简化为新/旧两个坐标系的对正过程如图 3.2 所示图(a)为坐标系{OXYZ} 图(f)为坐标系{O X Y Z
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH164

【引证文献】