基于nurbs曲面重构的艺术品逆向设计及其仿真加工技术研究

发布时间：2021-03-19 08:50

　　艺术品的价值越来越得到人们的认可。一些年代久远、价值珍贵的艺术品,若要把艺术品永久保存,可加工仿制其原形,实现在不同地区、不同展馆的同步展览,让人们更好了解工匠们进行艺术品制作的价值所在。针对艺术品需要永久保存的市场需求,本课题研究提出了基于NURBS自由曲面重构艺术品的快速逆向设计及其仿真加工技术。借助于三维激光扫描仪,对艺术品进行数据测量,采用NURBS自由曲面重构方法构建三维模型;搭建实现生产型五轴仿真机床,对艺术品的五轴数控加工技术进行编程设计并模拟仿真加工。本文首先分析了艺术品快速仿制和五轴仿真机床加工的研究现状,确定了艺术品逆向设计和仿真加工的总体方案设计,其中:包括艺术品快速仿制设计、五轴仿真机床模拟加工设计。其次,探讨了艺术品点云测量和拼接的原理,并根据NURBS自由曲面重构的表达定义和特性,建立重构的插值算法。在五轴仿真机床设计方面,针对企业实际生成型五轴机床的特性,来对仿真机床的控制系统参数、加工程序的驱动方式等关键技术进行了研究。最后,通过人体类艺术品的实例加工,验证了快速逆向设计方法可行性和仿真机床模拟加工必要性。该艺术品快速仿制和五轴仿真机床加工方案的设计,将... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 论文相关领域国内外研究现状
        1.3.1 逆向快速仿制的发展现状
        1.3.2 逆向工程中的曲面重构技术研究现状
        1.3.3 五轴仿真机床加工技术研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 艺术品逆向设计和仿真加工的总体方案设计
    2.1 快速仿制关键技术分析
    2.2 五轴仿真机床加工关键技术分析
    2.3 艺术品快速仿制与五轴仿真机床加工的总体方案设计
    2.4 本章小结
第3章 基于NUR BS曲面重构的艺术品逆向设计技术研究
    3.1 点云的基本概念
    3.2 测量原理
    3.3 点云旋转拼接原理及模型建立
        3.3.1 旋转拼接的参数原理
        3.3.2 建立旋转拼接的模型
        3.3.3 误差的分析
    3.4 NUR BS自由曲面重构方法
        3.4.1 NURBS曲面定义
        3.4.2 NURBS曲面特性
        3.4.3 NURBS曲面重构方法
        3.4.4 NURBS自由曲面重构的插值法
    3.5 艺术品 3D点云数据测量和处理
    3.6 艺术品曲面构建
    3.7 艺术品三维实体模型构建
    3.8 本章小结
第4章 艺术品五轴仿真加工技术研究
    4.1 企业生产型五轴机床的应用简介
    4.2 企业生产型仿真五轴机床的特性
    4.3 艺术品五轴仿真加工编制设计
        4.3.1 粗加工驱动方式
        4.3.2 半精加工驱动方式
        4.3.3 精加工驱动方式
    4.4 VERICUT构建五轴仿真机床设计
        4.4.1 生产型五轴仿真机床运动轴设计
        4.4.2 生产型五轴仿真机床的控制参数设计
    4.5 本章小结
第5章 艺术品的逆向设计和仿真加工实现
    5.1 GEOM AGIC软件的艺术品自由曲面重构实现
        5.1.1 点云数据采集
        5.1.2 点云数据拼接
        5.1.3 点云数据精简
        5.1.4 点云数据修补
        5.1.5 艺术品自由曲面重构实现
    5.2 UGNX软件艺术品五轴加工刀具轨迹生成
        5.2.1 艺术品自由曲面的模型导入的数据检查和修复
        5.2.2 艺术品五轴加工的程序编制
        5.2.3 企业生产型五轴机床的后置处理程序的设置
        5.2.4 五轴刀具路径的后置处理
    5.3 DMU60五轴仿真机床搭建实现
        5.3.1 DMU60五轴仿真机床主体搭建定义设计
        5.3.2 DMU60五轴仿真机床刀具库定义设计
        5.3.3 DMU60五轴仿真机床控制系统定义设计
        5.3.4 DMU60五轴仿真机床碰撞定义设计
        5.3.5 DMU60五轴仿真机床模拟仿真加工
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
硕士在读期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维人体的点云获取与点云重建[J]. 李鹏飞,侯毅星,景军锋.  西安工程大学学报. 2014(01)
[2]心内膜表面几何模型三维重建算法研究[J]. 马秀丽,李金博,周峰,周学礼.  计算机应用研究. 2013(08)
[3]Heidenhain Millplus控制系统五轴机床后置处理与加工仿真技术初探[J]. 刘东晓,司晓梅.  航空精密制造技术. 2012(06)
[4]五轴联动机床的轨迹控制研究[J]. 焦恩璋,陈美宏.  组合机床与自动化加工技术. 2009(12)
[5]逆向工程CAD建模关键技术研究[J]. 宋兆坤,饶锡新,解伟功.  机械制造与自动化. 2009(02)
[6]UG在我国的研究、应用现状及进展[J]. 赵华,刘德仿,周临震.  现代情报. 2008(10)
[7]UG二次开发中的点云滤波预处理方法和实现[J]. 罗瑜,邱望标.  兰州理工大学学报. 2008(05)
[8]基于VERICUT的整体叶轮五轴数控加工仿真[J]. 牟世刚.  煤矿机械. 2008(10)
[9]基于UG的叶轮产品的五坐标数控加工技术研究[J]. 沈自林,沈庆云,范彦斌.  机械设计与制造. 2008(10)
[10]基于C++与UG制动器衬垫三维建模与二次开发[J]. 刘爱军,张一兵,洪敏.  装备制造技术. 2008(08)

硕士论文
[1]基于Crust图的散乱数据点集的曲面网格重建的算法研究[D]. 廖鸿文.湖南大学 2005



本文编号：3089319