曲面重构

摘要： 三维扫描及逆向设计技术具有技术先进、精度和效率高等特点,近年来在工业制造领域得到越来越广泛的应用。因此,将三维扫描及逆向设计技术应用于叶轮的设计制造及加工质量检验成为了当前的研究热点。论文通过应用新型Win3D-M扫描系统三维扫描仪及相关设计软件,进行叶轮的逆向设计、曲面重构、及改进等工作,拓宽三维扫描及逆向设计技术的应用范围,为叶轮的研制工作提供参考。应用逆向工程设计叶轮相对传统的理论研究和试验研究,可以缩短设计周期,降低设计成本;所建的三维几何模型为后续叶轮结构研究改进优化和后续CAM加工提供了一定参考。同时该方法可用于大专院校相关专业教学,提高学生的创新设计能力。

摘要： 三维扫描及逆向设计技术具有技术先进、精度和效率高等特点,近年来在工业制造领域得到越来越广泛的应用。因此,将三维扫描及逆向设计技术应用于飞机叶轮的设计制造及加工质量检验成为了当前的研究热点。论文通过应用新型Win3D-M扫描系统三维扫描仪及相关设计软件,进行飞机叶轮的逆向设计、曲面重构、及改进等工作,拓宽三维扫描及逆向设计技术的应用范围,为飞机叶轮的研制工作提供参考。应用逆向工程设计飞机叶轮相对传统的理论研究和试验研究,可以缩短设计周期,降低设计成本;所建的三维几何模型为后续飞机叶轮结构研究改进优化和后续CAM加工提供了一定参考。同时该方法可用于大专院校相关专业教学,提高学生的创新设计能力,激发学生对大飞机制造的热情。

摘要： 针对复杂曲面离散点云加工余量求解问题,研究了基于全局三维Delaunay三角优化处理的加工余量精确求解方法。将余量求解问题分解为法向量求解和曲面构建两个关键步骤,采用点云与重心之间的距离对主成分分析法进行加权处理,减小了因点云数据贡献度不同导致的法向量求解偏差;针对余量求解过程中因离散曲面重构精度不足导致余量求解不准确的问题,分析了采样点在所属面片中的位置对求解精度的影响,研究了全局三维Delaunay三角优化方法,生成了泰森多边形测量曲面,保证了余量求解过程中曲面重构的精度。与基于贪婪三角重构的余量求解方法相比,该方法显著提高了余量求解精度。

摘要： 简述蓝光扫描系统,针对轻量化车身覆盖件越来越高的要求,利用Atos蓝光扫描技术对试模件和试模完的模具腔体数据测量,完成数据的处理和评估。再根据数据重新曲面重构得到我们理想的模具。最后总结蓝光扫描技术对模具设计行业的意义。

摘要： 为解决贵重物品与其内包装“契合度”不高的问题,提出基于纸浆纤维的贵重物品内包装塑造系统。系统通过三维扫描获取待包装物品的点云信息,经主控计算机进行数据处理,以下位机为执行中枢,辅之其他外部设备,利用纸浆纤维为贵重物品塑造“量身定制”的内包装,提升内包装契合度,增强保护效果,绿色环保,安全稳定。

摘要： 以电吹风出风口原件为载体,提出创新动态设计与智慧制造的新方式。通过对原型进行采集前打磨与修复处理,对原型喷涂显像剂提高对比度,利用三维激光扫描技术采集原型点云,并进行数据修复封装得到STL数据。从已有STL数据基础上还对其进行曲面重构,参考出风口实体,提取STL的参数特征进行曲面重建,特征参数再建立。以已有的电吹风造型为依据,参考三维扫描到的STL数据,创新设计新的电吹风出风口模型。通过3D打印方式对创新的模型进行快速制造,验证新的出风口设计的可行性。动态设计与制造方式能有效解决目前市面上的产品各零件间衔接与功能失衡问题,通过对创新模型进行反复设计与试制,验证其可靠性,选取最优的创新方案,为量产产品迭代提供依据。该创新设计可以达到以数据赋能开发效果。

摘要： 三维实景模型是实现数字景区、智慧文化遗址的基础,运用三维激光扫描新技术可以快速且精确地获取三维空间的点云数据,建立错综复杂、不规则场景的三维模型。文章以落笔洞文化遗址为例,探讨了三维激光扫描技术对复杂场景进行建模的工作流程、成果类型及其技术优势。

摘要： 异质材料结构兼具成本和性能优势,是新一代车身门盖件轻量化的重要手段.但板材物理特性差异和胶材料属性的复杂变化,易导致结构固化失配变形.为消除结构变形,提出变形预测与曲面重构预补偿方法.构建循环温度载荷下的热-化学-结构耦合场预测模型,考虑折边胶在全固化周期内材料特性转变的影响,包括固化度、化学缩变和应力松弛.以典型铝/钢薄板曲边滚合结构为研究对象,仿真分析多物理场固化过程,对铝合金外板变形量进行预测,并利用非接触式数字图像相关法测量实验进行验证.对固化变形进行几何补偿,对比分析约束方向、连线方向和法线方向补偿的效率,并实验验证方法的可靠性.研究表明:与传统黏弹性模型相比,构建的多物理场耦合模型能够更准确地反映异质滚合结构高温固化变形;基于非均匀有理B样条曲面重构的几何补偿法能够有效降低结构固化变形;法线方向补偿法的效率更高.研究结果为新一代异质车身门盖件制造精度的提升和工艺优化提供了重要参考.

摘要： 运用逆向设计软件GeomagicWrap对车载吸尘器点云数据进行优化处理、封装形成三角形面片,在三角形面片阶段进行修补与优化,再进行曲面拟合,构建吸尘器主体曲面,最终完成曲面重构,并结合软件的点云偏差测量功能,保证重建曲面的精度与光顺度,然后,在中望3D软件完成产品内部结构设计,最后,3D打印加工样件完成产品验证。

摘要： 汽轮机末级叶片是汽轮机的核心零件,其设计质量直接影响汽轮机的整体工作效率.由于汽轮机末级叶片型面复杂,叶身长且扭曲度较大,给其设计及建立数模带来了难度.笔者通过研究提出了以逆向工程技术为基础,基于Imageware软件平台,对叶片点云数据的处理以及三维模型重构建立汽轮机末级叶片三维模型的方法.仿真结果证明,此方法可大大缩减汽轮机末级叶片的设计周期,并可通过三维模型与原始点云进行偏差分析,验证设计方法的可行性.

摘要： 研究曲面重构中较特殊的一类数据，稀疏点云，呈现具体实现方案。以人脸模型为例，介绍稀疏点云曲面重构过程的数据预处理及三维造型的要点，提出了一种面向稀疏点云的高效、简单、实用的曲面重构的方法。

摘要： 分析了地面三维激光扫描系统的测量原理与数据处理方法,研究了点云数据的NURBS曲面重构方法.应用地面三维激光扫描仪采集竣工盾构隧道点云数据,构建了隧道点云模型.选取点云模型的两个横断面与设计断面进行了比较,结果表明,地面三维激光扫描技术可为隧道竣工测量提供更便捷和实用的方法.

摘要： 针对涡扇-冲压组合发动机转子叶片的精确制造需求,提出一种基于转子叶片参数的模具型腔重构方法,在分析了满足气动性要求的转子叶片几何设计参数的基础上,对叶片叶型的中弧线及厚度模型进行了参数化描述.给出了叶型几何特征参数的提取方法,在此基础上,基于型腔点云建立了叶片叶型中弧线及厚度的参数化模型,并提出了一种基于此模型的模具型腔曲面重构方法.该方法有效集成涡扇-冲压组合发动机转子的设计技术,重构出的模型不仅保证了叶片造型的几何特征,且避免了依赖网格信息求解模具型腔所导致的曲面拼接过程.同时,该方法使型腔模型在参数域内具有明显的工程含义,其几何模型中包含了更广泛的数据内容,有助于工程技术人员的使用.

摘要： 对逆向NC加工流程进行了分析和总结;介绍了零件点云数据测量技术和曲面重构技术;结合汽车大灯的逆向NC加工进行实例说明,并将逆向NC加工技术与逆向快速成形技术进行了对比研究;针对逆向NC加工的发展提出了看法.

摘要： 逆向工程技术在飞机设计中得到了越来越多的应用。本文简要阐述了逆向工程的基本概念、方法以及一般步骤，并结合具体工作对某型号飞机进气道外形曲面进行了重构建模，完成了以模拟量为协调依据的飞机实施数字化技术的设计。

摘要： 从反求工程的概念、发展历程、发展趋势等方面对反求工程技术做了综述，重点介绍了反求工程的发展趋势，即数据测量高精度化、数据预处理智能化、曲面重构复杂化、整体技术集成化，并对反求工程在我国的研究现状做出了概述。

摘要： 以汽车背门内板为例,介绍了CATIA软件中点云处理与曲面重构相关模块的选用原则和应用技巧,分析了应用CATIA进行点云网格化、过滤、曲面重构应注意的相关问题,按照点云处理与曲面重构的流程完成了汽车背门内板的曲面重构.

摘要： 以某款轿车车身逆向造型为研究对象，简述了三坐标测量机在车身数据测量中的应用。利用 Imageware软件对采集的点云数据分类处理；根据已有点云数据，提出了不同的车身曲面构建方法，对无法提供有效点云数据的曲面进行了补面策略研究，最终完成某轿车车身曲面重构。

摘要： 超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的空间曲面.实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时,能否获得精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键.针对内超环面齿轮数字化建模问题,根据内超环面齿轮的数学模型,对其螺旋齿面进行网格划分,提出基于数值方法的内超环面齿轮离散建模方法.该方法采用截平面簇将内超环面齿轮模型离散成数据点云,从而获得内超环面齿轮离散模型,为后期的复杂曲面插值重构提供了基础.

摘要： 超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的空间曲面.实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时,能否获得精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键.针对内超环面齿轮数字化建模问题,根据内超环面齿轮的数学模型,对其螺旋齿面进行网格划分,提出基于数值方法的内超环面齿轮离散建模方法.该方法采用截平面簇将内超环面齿轮模型离散成数据点云,从而获得内超环面齿轮离散模型,为后期的复杂曲面插值重构提供了基础.

摘要： 本发明公开了一种基于双FBG形状传感器的翼型曲面形状重构方法，包括如下步骤：被测曲面被加载弯曲、扭矩的载荷时，形状传感器中的FBG的中心波长发生漂移，FBG高速波长解调仪将解调出所有形状传感器中FBG波长漂移量，并将数据传送至主机，主机对数据进行处理，获取所有形状传感器所在测点的曲率、旋转角度数值，然后依据曲率信息、旋转角度和弧长的信息重建曲面形状，并在显示器显示出来，实现被测曲面变形时形状重构。这种方法能消除因扭矩带来的中心波长漂移而产生的误差影响，对电磁干扰性免疫、对翼型结构影响小，体积好，输出结果直观。

摘要： 本发明公开一种基于光纤光栅应变数据的曲面双曲度变形重构方法，包括步骤：在待测曲面上布设形状记忆合金丝；利用光纤光栅传感器串分别获取各形状记忆合金丝在其各曲率测点处的正交曲率分量，并依此获取个测点的坐标；利用相交布设的形状记忆合金丝将属于不同形状记忆合金丝的测点坐标统一到同一坐标系下；将统一后的坐标作为待测曲面上对应散点的坐标，用网格连接各散点完成待测曲面的近似重构。本发明通过将各形状记忆合金丝各测点处的坐标进行统一，以实现待测曲面的近似重构，并可通过调整形状记忆合金丝的布设密度以及曲率数据点的插值密度提高重构精度，可用于实际装配情景中法向载荷下蒙皮的实时变形计算。

摘要： 本发明的一种基于自由曲面的页岩试样内部压裂缝三维重构方法，基于样条曲面和Coons曲面算法，使用统一坐标系后的矢量裂缝线，以直观展现和定量描述压裂后试样裂隙的空间形态，为压裂裂隙面几何特征的量化表征及裂隙面渗流特性数值模拟研究提供更为精准的模型基础。本发明能够提高岩体内部裂缝面重构的准确度，得到符合真实岩体试样内部特征的裂缝面。

摘要： 本发明提供了一种曲面重构的多目标优化模型、基于曲面重构的多目标优化模型的插值方法以及地质曲面重构方法。所述多目标优化模型为：所述插值方法包括以下步骤：建立曲面重构的多目标优化模型；将多目标优化模型表达式转化为第一表达式；求解z′i的表达式，得到含有未知数zi的第二表达式；将第二表达式带入第一表达式，得到第三表达式；对第三表达式中的所有zi求偏导并令其等于0，得到插值结果z1,z2,...zn,zn+1的值。所述曲面重构的方法包括采用所述的基于曲面重构的多目标优化模型的插值方法对网格点进行插值。本发明的方法受孤立点影响小，补充插值时对曲面趋势的控制强，更能在尽量保证插值准确性的同时增强插值结果的光滑程度。

摘要： 本发明涉及船体设计技术领域，尤其公开了基于非均匀有理B样条曲面插值的船体曲面重构方法。该方法为：采用特征线将所述船体线框模型划分为曲面片网格；将所述曲面片网格进行均匀化处理，获得型值点位置坐标，并给所述型值点加上切矢特征，生成非均匀有理B样条网格；采用带重节点的B样条曲面插值所述非均匀有理B样条网格，获得多块非均匀有理B样条曲面片，再沿着曲面片之间的特征线将它们拼接起来，以获得无缝隙的非均匀有理B样条曲面，并在特征线上达到G1或G0(折角线)连续。可以用较少的曲面片(几至十几块)重构复杂船体曲面，生成无缝隙的NURBS曲面，以达到光顺的船体曲面的效果，且方便对其进行修改。

摘要： 本发明提供了一种曲面重构的多目标优化模型、基于曲面重构的多目标优化模型的插值方法以及地质曲面重构方法。所述多目标优化模型为：所述插值方法包括以下步骤：建立曲面重构的多目标优化模型；将多目标优化模型表达式转化为第一表达式；求解z′i的表达式，得到含有未知数zi的第二表达式；将第二表达式带入第一表达式，得到第三表达式；对第三表达式中的所有zi求偏导并令其等于0，得到插值结果z1,z2,...zn,zn+1的值。所述曲面重构的方法包括采用所述的基于曲面重构的多目标优化模型的插值方法对网格点进行插值。本发明的方法受孤立点影响小，补充插值时对曲面趋势的控制强，更能在尽量保证插值准确性的同时增强插值结果的光滑程度。

摘要： 本发明涉及航空发动机叶片精密成形领域，具体为基于曲面形状调控的辊轧叶片前后缘加工曲面重构方法。包括以下步骤：1，获取辊轧叶片临近前缘的叶身型面数据；2，基于辊轧叶片临近前缘的叶身型面数据，构建辊轧叶片前缘设计曲面形状调整模型；3，求解辊轧叶片前缘设计曲面形状调整模型，获得立方网格顶点最佳偏移向量；4，利用立方网格顶点最佳偏移向量，重建辊轧叶片前缘加工曲面；5，根据步骤1‑4的方法重建辊轧叶片后缘加工曲面。该发明建立易于变形控制的辊轧叶片前、后缘设计曲面形状调整模型，使变形后叶片前后缘设计曲面在逼近叶身型面测量数据的同时尽可能维持初始几何形状，实现了前后缘加工曲面与辊轧叶片实际叶身的圆滑转接。

摘要： 本发明涉及船体设计技术领域，尤其公开了基于非均匀有理B样条曲面插值的船体曲面重构方法。该方法为：采用特征线将所述船体线框模型划分为曲面片网格；将所述曲面片网格进行均匀化处理，获得型值点位置坐标，并给所述型值点加上切矢特征，生成非均匀有理B样条网格；采用带重节点的B样条曲面插值所述非均匀有理B样条网格，获得多块非均匀有理B样条曲面片，再沿着曲面片之间的特征线将它们拼接起来，以获得无缝隙的非均匀有理B样条曲面，并在特征线上达到G1或G0(折角线)连续。可以用较少的曲面片(几至十几块)重构复杂船体曲面，生成无缝隙的NURBS曲面，以达到光顺的船体曲面的效果，且方便对其进行修改。

摘要： 本发明公开了一种基于线阵传感器法的大型曲面重构装置与检测方法。包括机架、同步导轨、线阵传感器夹具、线阵传感器和工控箱；机架架设在被检曲面上，被检曲面两侧的机架上分别安装有一个同步导轨，同步导轨平行于被检曲面轴向布置，两侧的同步导轨之间连接有线阵传感器夹具，线阵传感器夹具上间隔安装有多个线阵传感器，线阵传感器测量方向均向正下朝向被检曲面，各个线阵传感器电连接到工控箱。本发明结构简单，操作方便，可推广应用于大型曲面在线测量。

摘要： 本发明公开了一种煤矿隧道拱面的三维曲面重构方法，步骤为：将激光雷达翻转90°倒装在机械臂底座的导轨上，通过液压马达移动装置驱动激光雷达采集器按预设的多个采样点采集煤矿隧道拱面的点云数据；使用PCL库中的多个滤波器对点云数据进行离群点去除和数据精简；利用PCA算法估计点云法线；通过SAC‑IA粗拼接和ICP精拼接算法将多幅点云图像进行拼接融合；采用Greedy PT算法实现对煤矿隧道拱面的三维曲面重构，并对重构后的三角网格进行空洞识别和在线修复，从而完成指定范围内的拱面重构，整个流程的算法实现均由计算机自动完成；其中Greedy PT算法原理简单、实时性强、计算速度快，能够满足工程场景的实际应用。该方法具有点云拼接精度高、煤矿隧道拱面重构效果好。