逆向工程在曲面零件设计与检测中的应用研究

摘要

随着科学技术的发展和制造水平的提高，人们对曲面零件的精度要求越来越高。但是由于曲面零件形状复杂，用传统的检具检验时难度大，且检测精度不高，如何采用有效的方法取代传统的检测工具，提高曲面零件检测精度是实际中急待解决的问题。 本文通过对逆向工程中的点云数据获取、数据预处理、曲面重构和曲面分析方法的研究，仔细分析了逆向工程软件Imageware的功能和基本原理，总结出Imageware在曲面重构和曲面检测中的方法、步骤和经验，为曲面零件的逆向造型设计和数字检测提供了理论和操作技术保障。 以逆向工程在曲面零件高尔夫球头造型方法中的实现为例，针对自由曲面在散乱点基础上重塑问题进行了研究，并在理论及应用中得到了相应的结论和实现。通过对高尔夫球头应用逆向设计，实现了复杂曲面零件三维曲面重构，为在此基础上新产品的二次开发奠定了基础。 在对误差检测理论以及现行形位误差检测技术进行深入分析的基础上，提出了将逆向工程应用于复杂曲面零件的数字化检测方法。通过建立曲面匹配，将测量所得的点云数据与数学模型在逆向工程软件Imageware进行形位误差比较。该检测方法能够检测出传统方法难以达到足够精度要求的复杂曲面误差，对于实现生产检测的自动化、数字化具有重要的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本课题研究的学术背景

1.2逆向工程与检测技术

1.2.1逆向工程的重要意义

1.2.2检测技术

1.3国内外文献综述

1.4本课题主要研究内容

第2章逆向工程及其测量方法研究

2.1逆向工程概述

2.1.1逆向工程在引进技术中的应用

2.1.2逆向工程在实际中的应用

2.2逆向工程测量方法

2.2.1接触式数据采集方法及优缺点

2.2.2非接触式数据采集方法及优缺点

2.3逆向工程测量设备

2.4逆向工程测量数据格式转换

2.5本章小结

第3章逆向工程三维模型重构技术

3.1点云数据的预处理

3.1.1点云

3.1.2点数据预处理

3.2三维曲面重构技术

3.2.1曲线拟和造型

3.2.2曲片面直接拟和造型

3.2.3非均匀有理B样条(NURBS)曲线和曲面

3.3模型质量评价

3.3.1参数曲线几何连续性定义

3.3.2参数曲面的几何连续性定义

3.3.3曲线、曲面光顺评价和处理

3.3.4精度量化指标

3.4本章小结

第4章逆向工程在曲面零件开发中的研究

4.1 Imageware软件介绍

4.2高尔夫球头数据采集及预处理

4.2.1高尔夫球头数据采集

4.2.2高尔夫球头数据预处理

4.3高尔夫球头的曲面重构

4.3.1高尔夫球头的曲线创建

4.3.2高尔夫球头的曲面创建

4.4本章小结

第5章逆向工程在曲面零件检测中的应用

5.1误差与检测技术概述

5.1.1误差

5.1.2检测技术概述

5.2面轮廓度误差的检测

5.2.1面轮廓度误差的评定方法

5.2.2面轮廓度误差的检测方法

5.3曲面匹配方法研究

5.3.1基于ICP的最优匹配

5.3.2基于遗传算法的最优匹配

5.3.3基于模型特征图形制导的曲面匹配

5.4曲面零件误差检测

5.4.1曲面比较检测法

5.4.2基准截面检测法

5.5检测过程中尺寸精度分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介