反求工程中复杂零件的CAD建模关键技术研究

摘要

本文针对反求工程中复杂机械零件CAD建模的关键技术进行了系统深入的研究。 文章阐述了反求工程的基本概念、应用领域和CAD建模的基本步骤，详细论述了反求工程CAD建模涉及的关键技术及其发展现状，同时介绍特征技术在几何造型中的应用，并探讨了反求工程CAD建模中引入特征技术的意义。 结合反求工程自身的特点‘和特征、约束在其中的作用，系统的研究了反求工程CAD建模中特征、约束的定义，将特征系统的分成点、线、面、体四大类以及主要特征和辅助特征两个层次，并以此为基础结合机械零件的实际讨论了线线约束、面面约束、体体约束。 通过对反求工程中的点云数据类型进行的分析，提出了一种有效的数据点去噪和漏测数据点补全的方法。在三角剖分的基础上，在所得的三角域中建立局部坐标系采用概率论中的正态分布模型进行局部噪声点删除，通过B-B曲面构建对数据点进行整体平滑。针对实际测量中出现的漏测数据情况，依据测量中已得数据点的几何信息，建立能量优化模型进行数据点的补全处理。 在二次曲面特征提取中对数据点的曲率和法矢的计算进行了论述，以曲率和法矢作为判断依据实现了几种简单二次曲面特征的提取。给出了基于最小二乘法的平面、球面、圆柱面、圆锥面等二次曲面拟合的算法。 在自由曲面的特征提取中，详细论述了通过点云切片从点云数据中提取截面轮廓数据的方法，讨论了从截面数据中提取特征点，通过特征点两边数据的规律实现截面特征的识别。运用最小二乘的方法实现截面特征曲线的构建，在此基础上运用蒙皮技术完成自由曲面模型的重构。 最后在总结全文的工作和创新点的基础上，指出反求工程中CAD建模中需要进一步研究的内容。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图索引

声明

第1章绪论

1.1反求工程技术

1.1.1反求工程的含义

1.1.2反求工程的应用

1.1.3反求工程CAD建模理论、步骤和发展现状

1.2本文研究的目的、内容和意义

1.2.1本文研究的目的和范围

1.2.2本文研究的意义

1.3章节内容安排

第2章反求工程中特征与约束

2.1反求工程中特征的定义、分类与表达

2.1.1特征的定义和分类

2.1.2特征的表达

2.2反求工程中约束的定义、分类

2.3本章小节

第3章点云数据预处理

3.1算法思想概述

3.2散乱点云数据去噪

3.2.1三角化剖分

3.2.2初步去噪

3.2.3局部去噪

3.2.4整体光滑

3.3数据插补

3.4本章小节

第4章简单二次曲面特征的识别

4.1二次曲面模型

4.2二次曲面特征的提取

4.2.1曲面主曲率的确定

4.2.2离散点处曲面法矢的估计

4.2.3基于曲率和法矢的特征曲面的提取

4.2.4基于曲面截面线的曲面特征确定

4.3二次曲面拟合技术

4.4本章小节

第5章自由曲面的特征识别和重建

5.1点云切片和截面数据获取

5.1.1点云切片

5.1.2获取平面数据点

5.2截面数据预处理、数据分段及特征识别

5.2.1截面数据预处理

5.2.2截平面数据离散曲率估计

5.2.3特征点识别

5.2.4基于特征点的数据分段

5.3分段曲线拟合和整体约束逼近

5.3.1直线、圆弧的最小二乘拟合

5.3.2三次B样条曲线拟合

5.3.3分段截面曲线的整体约束逼近

5.4基于截面特征的蒙皮曲面重建

5.4.1截面组合曲线定义

5.4.2复杂曲线NURBS表示

5.4.3用蒙皮法构造NURBS曲面

5.5本章小节

结论与展望

本文的研究结论

展望

参考文献

致谢

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