机械零件反求建模关键技术研究

发布时间：2020-07-30 01:12

【摘要】：结合反求工程(RE)技术、CAD技术和快速原型(RP)技术构建现代产品开发设计平台,实现机械产品数字化设计和快速设计,有着重要的现实意义和广阔的应用前景。以反求工程中的三维数字化技术和表面重建技术为基础,建立智能化的机械零件建模系统,构建产品CAD模型是本平台系统的核心。这一问题的有效解决,将为机械产品的改型、创新及快速设计提供一条有效途径;同时,对于提高设计能力,缩短设计周期,提高设计质量,起到十分关键的作用。本文围绕建立面向再设计的机械零件反求建模平台目标,从现有物理模型开始,以层析测量手段为基础,以表面重建和特征识别技术为支撑,构建一个快速的机械零件反求建模闭环系统。同时,针对机械零件实物反求建立CAD模型的若干关键问题,进行深入探索研究,提出了一些新的或是改进的处理策略和处理方法,丰富了机械零件反求建模的相关理论和处理技术。首先,针对层析测量表面数字化技术,探讨了图象边沿轮廓提取和矢量化处理技术,获取以数据环形式表达的断面轮廓图形。同时提出了基于动态正方形域的自适应的轮廓追踪算法。以动态正方形域为搜索空间,利用轮廓相邻线段之间的有向角作为搜索算子,缩短了算法搜索时间,保留了断面轮廓微小结构特征,解决了获取平面空间散乱点集最小面域的问题。其次,以带约束的面域剖分和相邻断面轮廓层间剖分为基础,研究建立面向平行截面轮廓数据点的空间三角剖分算法,并重点探讨了相邻层上对应轮廓数据环之间的分段剖分问题。为此,提出了轮廓特征点计算方法和基于特征点的断面轮廓图形形状分析方法,同时通过建立过渡环和附加面域的方法来处理相邻的突变截面。该算法避免了在平行截面轮廓之间进行三角网连接剖分时产生扭曲、相交等失真状态,同时也拓展了三角剖分方法的适用范围,可实现对具有分叉、孔洞、凹槽、凸起等结构特征的零件内外表面的完整三角剖分。第三,研究提出了基于几何特征和着眼于光滑区域的分段策略。在离散点集三角网基础上,建立基于顶点位置矢量和法矢量的几何属性分段标准,实现对零件表面结构中平面片和曲面片的分段识别。同时,针对曲面片的分段识别,提出了基于顶点法向距离符号量的判断准则及计算方法,利用表面顶点处的切平面与其周围邻域内的顶点之间的位置关系来判断凸凹性,完成对于具有单一凸凹性质的曲面区域内的三角形面片的聚类划分。这种分段方
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH122
【图文】：

形图,面密度,平布,学位论文

大学博士研究生学位论文的方法，以保证算法具有较高的可靠性。显然定所有的测量点是均匀分布的，对于分布于平布的“面密度”，然后计算“线密度”，以此来点，以包含所有数据点的外接长方形的面积来是Lx和Ly，则可按下列公式计算“面密度”(3一8)(3一9)

轮廓投影,模型,数据点,算法

按层析测量原理仿真获得模型表面数据点，共计包含15006个顶点。图3一17显示模型沿一个坐标轴方向的投影，图3一18显示利用本文的算法提取出来的轮廓投影图形，它包含330个轮廓数据点。从上面的算例中可以看出，本文给出的算法运行结果十分王想，很好地保留了轮廓的细部结十特征，同时采用动态搜索正方形卜制搜索空间，避免了对数据点集启全局搜索，因而时间效率也是较;理想的。算法中要求数据点在平厄空间中分布比较均匀

平行截面,模型,模型表面

西南交通大学博士研究生学位论文第69页截面轮廓数据点(以线段相连)，模拟层析测量的断面轮廓数据。图4一16所示则为根据平行截面数据点进行三角剖分后建立的模型表面三角网。图4一15模型平行截面轮图4一16模型表面二角剖分结果

【引证文献】