基于特征分解的逆向工程创新设计方法研究

摘要

伴随着科学技术不断发展，经济全球化的趋势日益明显，而作为一种可以消化吸收更为优秀、先进设计理念的逆向创新设计方法，逆向工程技术越来越受到学术界以及工业界的广泛关注，研究成果也非常的丰富。逆向工程相对传统的正向工程来说，主要是以原有实物模型基础上重构其三维数字化模型为主要研究内容。当前的产品开发设计、生产制造、创新设计以及损耗件的修复等的基础都是原始三维数字化模型。
　　逆向建模技术是逆向工程技术的核心，重构出的三维数字化模型质量是否理想对后续的工作至关重要。当前，根据重构CAD模型过程中提取特征的分类方法和建模的最终结果的不同，逆向建模技术可以被大致分为两种:一种是基于曲面的逆向建模方法，另一种是基于实体的逆向建模方法。基于曲面的逆向建模方法是研究得比较早的一种逆向建模方法，这种方法建模出的CAD模型是由一片或多片曲面构成的模型，在重构出的CAD模型上进行再设计或者进行各类仿真分析时会受到一定的制约，同时该方法不能比较准确体现一些规则几何特征及其特征之间的约束关系。
　　本文在已有研究的基础上，对产品进行特征分解，从二维截面特征出发，提出了基于二维截面特征的建模方法，又从三维的角度出发，特征包含了曲面特征和实体特征，提出了基于特征分解的逆向建模方法，在此基础上，提出了一种形态特征的概念，把产品分成不同的形态特征，从形状、位置、数目等对特征所包含的信息进行更为细致的定义，把形状、位置、数目分别作为不同形式的创新设计方向，通过与逆向建模工具结合，快速、高效的在原有产品基础上实现创新设计，提出了一种基于特征分解的逆向创新设计方法，为后续的CAE分析提供多种可行性模型，并在逆向建模软件平台上重构零件CAD模型对该方法的可行性进行了验证。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 特征建模技术研究现状

1．2．1 特征的定义和分析

1．2．2 基于曲面特征的逆向建模方法

1．2．3 基于实体特征的逆向建模方法

1．3 本文研究目的及主要内容

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 特征分解的逆向创新设计方法和建模流程

1．3．3 创新之处

第二章 模型表面三维信息的采集及预处理

2．1 三维表面信息测量技术简介

2．1．1 接触式测量

2．1．2 非接触式测量

2．1．3 三坐标测量机与关节臂测量机的比较

2．2 三维表面信息测量的注意事项

2．3 测量数据的预处理

2．3．1 点云数据处理

2．3．2 网格面数据的处理

2．4 小结

第三章 基于二维截面特征提取的逆向建模方法

3．1 引言

3．2 二维截面特征的表达方式

3．3 提取二维截面的轮廓特征

3．4 基于Design Direct的二维截面特征逆向建模方法

3．4．1 基于Design Direct的二维截面特征的建模流程

3．4．2 基于二维截面特征的逆向建模的实例

3．5 小结

第四章 基于三维曲面和实体特征的逆向建模方法

4．1 引言

4．2 三维曲面和实体特征模型的数学基础

4．2．1 二维和三维几何元素的定义

4．2．2 三维特征的数学表达式

4．2．3 常见的约束类型

4．3 基于三维曲面和实体的逆向建模方法研究

4．3．1 概述

4．3．2 基于组件分析的特征分解及其逆向建模

4．3．3 基于特征分解模型重构

4．4 小结

第五章 基于形态特征分析的逆向创新设计

5．1 引言

5．2 基于形态特征的逆向创新设计方法的流程

5．3 基于特征分解的再设计

5．4 工程应用

5．5 小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

声明

致谢