逆向工程在汽车覆盖件设计与检测中的应用研究

摘要

逆向工程作为一种新兴的设计方法和手段，在汽车模具设计改型方面和数字化检测方面正发挥着越来越重要的作用。基于逆向工程产品设计的重点在于如何准确再现原始物体表面的拓扑结构并在此基础上构造出精确的曲面模型，本文就曲面逆向造型和检测中的几个关键技术--曲面重构方法和复杂曲面的检测技术进行了详细的探讨，并结合Geomagic软件对逆向工程的汽车覆盖件和自由曲面建模特点，提出了一些新的概念和算法。具体包括： 1．介绍了目前国内外先进的检测技术与方法。 2．对逆向工程的应用及其基本原理进行了分析，研究了复杂曲面的逆向工程关键技术，尤其在三角网格模型的简化技术上，提出了一种可控制简化精度的三角网格模型简化算法。此外又提出了NURBS曲面蒙面改进算法，它把测量数据的处理分解为NURBS曲线拟合和曲面蒙面两种过程，以避免由于点云数据太大而导致的溢出问题。 3．研究了基于逆向工程的复杂曲面检测技术。提出了数据点云与CAD模型的重定位的ICP改进算法，该算法在粗定位的基础上有效地解决了不存在绝对对应关系的数据点集重定位问题，提高了定位精度。根据曲面检测的要求，提出了点云到曲面最短距离的快速算法，该算法避免了对非线性方程的求解，以提高计算的稳定性和计算速度，同时提高了计算精度。 4．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Geomagic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

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第一章 绪论

1.1本课题研究的学术背景

1.2逆向工程在车身造型中的应用与检测技术

1.2.1逆向工程在车身造型中的应用

1.2.1检测技术

1.3国内外文献综述

1.4课题背景及选题依据

1.5本章小结

第二章 汽车制造检测技术

2.1汽车制造检测技术

2.1.1现代质量观的建立和发展

2.1.2检测技术在汽车工业中的作用和地位

2.1.3形位误差和精度评定

2.1.4测量误差和精度评定

2.2检测技术的发展

2.3本章小结

第三章 逆向工程及其关键技术

3.1逆向工程概述

3.1.1逆向工程的发展趋势

3.1.2逆向工程在引进技术中的应用

3.1.3逆向工程关键技术分析

3.1.4“智能化”建模方法

3.2逆向工程数字化方法与技术

3.2.1接触式数据采集方法

3.2.2非接触式数据采集方法

3.3逆向工程测量设备

3.4逆向工程后处理

3.4.1点数据预处理

3.4.2点云数据网格化

3.4.3三维曲面重构技术

3.4.4曲面光顺

3.4.5曲面拼接

3.4.6模型精度评价

3.4.7精度量化指标

3.5本章小结

第四章 逆向工程在汽车覆盖件开发中的研究

4.1引言

4.1.1汽车覆盖件基本概念及其应满足条件

4.2逆向工程在汽车覆盖件开发中的应用研究

4.2.1汽车覆盖件数据采集的前期准备

4.2.2汽车覆盖件数据采集

4.2.3车身覆盖件数据预处理

4.2.4车身覆盖件数据网格化

4.2.5车身覆盖件的曲面重构

4.3本章小结

第五章 逆向工程在自由曲面检测中的应用

5.1自由曲面数字化检测的应用

5.2检测基准和检测原则

5.2.1检测基准

5.2.2检测原则

5.3轮廓度误差的检测

5.3.1轮廓度误差带和轮廓度误差的概念

5.3.2面轮廓度误差的检测

5.4测量数据重定位

5.4.1常用的重定位方法

5.4.2测量数据重定位算法改进

5.5点到曲面的最小距离

5.5.1数据点云法矢求解

5.5.2点到曲面最短距离求解

5.6汽车覆盖件曲面匹配与误差检测方法研究

5.6.1 Geomagic Qualify简介

5.6.2汽车覆盖件曲面匹配与误差检测方法研究

5.7逆向工程在虚拟装配中的应用前景

5.8本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

作者攻读硕士期间发表的论文及部分科研工作

致谢