基于截面特征的反求工程CAD建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、反求工程是針對(duì)已有產(chǎn)品原型,消化、吸收和挖掘蘊(yùn)含在其中的涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理等各個(gè)方面的原理和知識(shí)的一系列分析方法、手段和技術(shù)的綜合.近年來,隨著特征技術(shù)的引入,基于特征的反求工程逐漸成為反求工程新的發(fā)展方向,受到廣泛的研究和關(guān)注.目前,在基于特征的反求工程中,有關(guān)曲面特征處理的研究已經(jīng)比較深入,可以方便的直接從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取二次曲面特征、簡(jiǎn)單自由曲面特征和過渡曲面特征,基本形成了一種基于曲面特征的反求工程CAD建模方法.與之相比,

2、截面特征作為模型重建中的一類重要元素,其相關(guān)處理技術(shù)研究卻很少,還沒有形成基于截面特征的反求工程CAD建模方法.本文針對(duì)這一問題,在總結(jié)基于特征的反求工程建模CAD方法的基礎(chǔ)上提出了基于截面特征的反求工程CAD建模方法,研究了該方法的實(shí)現(xiàn)流程、系統(tǒng)框架和關(guān)鍵技術(shù),并分析了運(yùn)用該方法進(jìn)行反求工程建模的優(yōu)勢(shì).在總結(jié)了相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)后,指出了在基于特征的反求工程中實(shí)現(xiàn)該方法的可行性.在基于截面特征的反求工程建模方法中,截面數(shù)據(jù)獲取和

3、數(shù)據(jù)預(yù)處理是第一步.點(diǎn)云切片是從點(diǎn)云中獲取截面輪廓的主要方法,在詳細(xì)研究點(diǎn)云切片算法的基礎(chǔ)上提出了針對(duì)自由曲面特征類型點(diǎn)云數(shù)據(jù)的五條切片原則,重點(diǎn)研究了具有帶狀曲率分布的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的切片方向確定方法.研究了用圓弧曲率估算截面數(shù)據(jù)離散曲率的方法和特征點(diǎn)提取方法,提出了基于曲線擬合的截面特征識(shí)別方法.截面特征曲線全局約束優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)基于截面特征的反求工程CAD建模方法的最為關(guān)鍵的一步.直線、圓弧、B樣條曲線的最小二乘擬合是實(shí)現(xiàn)該步聚的基礎(chǔ),在研

4、究截面特征曲線擬合表達(dá)和曲線間約束表達(dá)的基礎(chǔ)上提出了截面特征曲線全局約束優(yōu)化模型.研究了懲罰函數(shù)法和改進(jìn)牛頓法兩種數(shù)值求解方法求解該模型的流程,并結(jié)合3個(gè)實(shí)例對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比分析.基于截面特征曲線的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃成等簡(jiǎn)單自由曲面的重建方法已經(jīng)比較成熟,因此重點(diǎn)研究了基于特征對(duì)應(yīng)的蒙皮曲面重建方法.與傳統(tǒng)的蒙皮曲面重建方法相比,運(yùn)用基于截面特征的反求工程建模方法和特征對(duì)應(yīng)的蒙皮曲面重建方法,可以得到保細(xì)節(jié)特征的高質(zhì)量的曲面模型.基于截