Research of product design based on data measurement

摘要

逆向工程是数字化产品开发方法之一,它极大地缩短了产品的开发周期,提高了产品精度,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。
　　 目前逆向工程的重要研究领域主要集中在两大方面,一是逆向工程集成系统的研究,主要内容集中在逆向工程各个环节的集成,通用软件的开发;另外一方面是对逆向工程中的关键技术的研究,包括数据获取、数据注册(拼接)、数据预处理、曲面重构以及三维模型重建和产品加工。数据获取是逆向工程的前提和基础,数据处理是逆向工程中的关键环节,它的结果将直接影响后期模型重构的质量,实体模型重建是逆向工程的最终环节。本文的研究范畴集中于产品数据采集、数据注册、曲面模型与CAD模型重建及后续产品加工。
　　 本文首先对数据采集接触和非接触测量原理和方法进行了研究,对不同的产品进行了点云数据采集,阐明了本文的研究对象是散乱数据点云;其次,对数据处理中的数据注册关键技术作了分析和研究,包括全局坐标系与局部坐标系之间的坐标转换,散乱数据的滤波与精简以及边界特征的提取和对接:然后,在数据处理的的基础上,进行了曲面重构技术的研究,提出了快速曲面重构方法,快速曲面造型方式(Rapid surfacing)是通过对点云的网格化处理、建立多面体化表面来实现的。顺应了当前许多CAD造型系统和快速原型制造系统模型多边形表示的需要。同时提出了CAD模型重构的解决方法,并在Geomgic和Solidwork的系统环境下实现了规则模型、不规则模型及自由曲面产品的CAD模型重构工作:最后,在完成曲面重构和CAD模型重构的基础上,采用快速成型(RP)方法完成了产品的制造加工工作,顺利完成了整个逆向工程所有环节的技术研究和应用。
　　 在总结前人的研究经验基础上,本文针对数据注册技术实现的需要提出了自己的创新点,利用ICP算法来完成数据的拼接,运用坐标变换计算法方法来得到多个局部数据模型拼接为一个完整的数据模型,并通过实例验证得到了良好的效果。