逆向建模

摘要： 背景:使用3D打印技术制作适合患者个性化的支具普遍存在,但却缺乏支具对前臂骨折断裂处保护效果的生物力学验证。目的:将逆向建模、有限元分析与拓扑优化等方法相结合,提出一种3D打印制作前臂支具的可行性方法,并通过有限元分析验证支具的有效性。方法:采用逆向建模方法,通过医学图像处理软件Mimics构建1例男性志愿者前臂模型,并利用参数化设计软件Grasshopper对Rodin 4D采集的前臂数据进行处理并建立支具模型。依据前臂生物力学特性对佩戴支具的前臂整体模型进行有限元分析,再根据有限元分析结果对支具进行拓扑优化并作打孔处理,最后用3D打印机将支具打印出来。结果与结论:(1)在100 N的压力载荷下,骨折断裂处应力与位移分别为1.53 MPa和0.27 mm,而前臂在支具保护下断裂处的应力与位移分别下降到0.19 MPa和0.005 mm;(2)在保证支具力学性能前提下对支具进行拓扑优化,通过对比优化后支具的支承刚度结果,选择减少40%体积作为优化结果,再根据优化结果使用Grasshopper插件对支具进行打孔减材处理;(3)通过对比由不同文样镂空设计的支具强度,选择泰森多边形作为打孔文样;(4)提出使用数字化设计与3D打印技术制作的前臂支具具有可行性,实验建立了完整的前臂支具设计、验证及制造系统。

摘要： 古桥梁是我国历史文物建筑中的重要瑰宝,桥梁遗产保护是近年桥梁工程中新的研究方向.以长虹大桥为例,提出点云数据结合BIM技术生成仿真三维模型并建立参数化构件族库的方法:使用Cyclone Register 360对点云数据进行配准、拼接、降噪,导入Revit中实现模型的逆向重构;结合仿真模型生成标准的CAD平面图,复原桥梁缺失的图纸文本;同时生成古桥梁构件族库,为后续仿建工作提供参考依据.研究结果表明:通过精度检测分析,证明了技术路线在桥梁遗产保护领域的可行性,为古桥梁数字档案建设提供数据基础.研究成果以期为古桥梁的模型重构提供技术支持.

摘要： 提出了一种基于空间变换和通用三维软件的逆向参数化股骨建模方法,用于方便快捷的生成不同特征参数的人体股骨模型。股骨严重病变的病人需要植入个性化假体来恢复机体功能,个性化假体需要根据病人的股骨形态进行定制,从采集病人股骨参数到形成个性化假体是一个复杂的迭代优化过程,耗时长,易使病人错过最佳手术时间。针对获取股骨参数到生成假体耗时过长问题,设计了一种基于空间变换和通用三维软件的逆向参数化股骨建模方法,并对其有效性进行验证。结果表明,参数化骨骼可以灵活改变股骨关键参数,快速创建出符合病人股骨形态的三维模型,可使以前数十天的假体设计时间减少到数天。

摘要： 通过逆向扫描获取实物零件的数字信息,利用Geomagic Wrap和Geomagic design X软件的曲面重构技术,构造机械产品零件的实体模型。将实体模型导入UG软件中并设定加工参数,生成数控加工程序,并进行仿真操作,最后将加工程序导入数控机床中加工出产品。实践证明此逆向建模和数控加工方法切实可行。

摘要： 为研究某汽车引擎盖内板在特定定位布局下的法向变形,使用激光扫描仪获取其表面特征,通过VXelements软件对其进行数据化处理,结合Geomagic Studio软件逆向建模构建三维模型,采用NX Nastran软件对三维模型进行有限元分析。结果表明,在特定定位布局下,有限元分析的引擎盖内板法向偏移量与实际偏移量相符。

摘要： 采用基于逆向工程的建模方法获取大疆T20植保无人机旋翼模型,并结合CFD数值模拟方法对模型精度进行了验证。首先通过对大疆T20植保无人机旋翼进行3D扫描、点云处理、曲面生成等得到旋翼实体模型;然后搭建旋翼拉力测试系统,利用激光转速计测量转速、拉力机测量拉力,得到单个旋翼转速-拉力曲线;最后对逆向生成的旋翼模型进行CFD数值模拟,并与试验数据进行对比。对比结果表明:仿真结果与试验数据拟合较好,最大误差为8.7%,验证了逆向建模的可行性,可为相关研究提供思路。

摘要： 针对水利工程逆向建模存在的大尺度离群点和小尺度起伏的问题,提出了一种基于引导滤波的自适应快速降噪方法。对近景摄影与倾斜摄影结合建立的模型提取点云,依据曲率大小进行采样;利用低尺度统计离群点的方法,对部分离群点剔除,以减少后续计算量;通过引入Marr-Hildreth算子来改进传统的引导滤波,使其实现对模型边缘的自适应,提高模型纹理精度。试验结果表明,本文方法可以满足水利工程逆向建模的快速降噪要求,保留了模型边缘细节和纹理特征,在满足规范精度的基础上进一步提高了重建模精度,检查点的误差均值降低了11.3%。

摘要： 依托某大型异形建筑项目的施工案例,针对锥形结构面板加工制作与内部钢主体结构协调设计和施工的难题,将BIM技术和3D激光扫描技术相结合,采用激光扫描测量主体结构后逆向生成相关模型,再与结构模型、次结构模型相互配合,解决了专业间配合难题,圆满地实现了深化设计和施工目标。介绍了三维激光扫描和BIM技术的应用原理、作业流程以及操作要点,总结了其在大型异形建筑项目施工中的优势与应用价值。

摘要： 通过3D扫描仪对塑料桶进行3D扫描获得STL抄数文件,运用Unigraphics NX软件进行逆向建模,获得三维模型,基于ABAQUS进行跌落仿真模拟分析。结果显示:4 L塑料桶外包装材料的屈服强度达到170 Mpa以上时方能满足跌落冲击过程中对包装的抗跌落冲击要求,同时也能满足冷却液桶外包装在跌落冲击过程中的缓冲保护性要求。

摘要： 针对目前运载火箭小直径导管依据实物样件进行手工弯制生产效率低、制造精度差、产品一致性难以保证等缺点,开展了依据实物样件的导管数字化制造技术研究。首先借助三维扫描仪对实物样件进行外形扫描,获取样件的点云数据;然后依据点云数据进行逆向建模并提取模型中各折弯点的空间三维坐标,实现导管实物样件到数字化样件的转化,形成导管数字样件库,再根据数字化模型进行导管数控弯制;最后,对弯制的产品进行外形扫描,将产品的点云数据与实物样件的点云数据比对,分析依据实物样件数字化制造的偏差。实例结果显示,实物样件和产品的点云模型形状的最大偏差为0.99mm,能够满足工程要求。

摘要： 本文在实体螺旋桨的基础上,利用三维坐标测量方法,测得螺旋桨曲面不同径向截面的点数据,根据点数据得到了螺旋桨的几何特性,包括弦长分布、桨距角分布,并建立三维虚拟几何模型;采用多参考坐标系模型,在结构化网格基础上采用有限体积法离散求解雷诺平均方程进行螺旋桨滑流的粘性数值模拟,模拟了某有实验数据的旋翼悬停流场,通过对比验证了该数值计算方法的正确性.分析了悬停状态下的气动特性和滑流区流场规律,验证了该逆向建模的准确性,为螺旋桨的性能估算和优化打下了基础.

摘要： 海拉尔钢结构体育馆工程施工阶段，用数字化、参数化方式快速精确建立了体育馆的三维实体模型以及工程的钢桁架预拼装模拟，使得设计和施工更加明朗直观。针对信息处理技术中多源数据采集与处理难的问题,提出了基于多维多源耦合数据库的处理与逆向建模技术.以CAD为环境平台,深入研究CAD图形的基本形式及数据格式,建立多源数据的标准数据储存方法;以及基于多源数据属性的过滤、去噪、坐标转换等处理方法流程;并从耦合数据库出发研究了逆向建模方法;并进行了工程应用.

摘要： 采用逆向建模和有限元法对一制造几何偏差超标的不规则球形封头进行应力分析.综合运用外径测量臂、超声波探伤仪、对比试块法、Proe、Ansys等,建立该不规则球形封头真实的三维有限元模型.获得该封头详细的应力分布云图,依据JB4732分析设计规范对其进行强度评估.结果表明:该制造几何偏差超标的不规则球形封头满足强度要求,可以继续使用.本文提供的方法可以为解决工程中类似问题提供有益的参考。

摘要： 本文为设计适用于多旋翼飞行器工况的新型高升力螺旋桨,对有特殊桨尖形状的新型螺旋桨实体模型逆向建模,用光栅投影式测量方法,获得点云数据,对数据处理后用CATIA进行三维模型重构,在曲面的基础上对螺旋桨实现桨叶一体化设计,得到详细几何特性数据如翼型、扭转分布、桨距角分布;用多参考坐标系模型,在高精度网格基础上采用有限体积法离散求解雷诺平均方程并进行螺旋桨滑流的粘性数值模拟,与t-motor螺旋桨进行对比,验证该类螺旋桨的高升力性能,同时用t-motor实验数据证明方法的正确性.分析了悬停状态下的气动特性和滑流区流场规律,为螺旋桨的后续优化打下了基础.

摘要： 针对夹板制作无法个体化，扎带压力主观化，夹板容易松脱，患者不能自我调整及康复无法有效监控等弊端。通过逆向建模，3D打印，有限元分析及移动医疗App等技术的合理应用，可以解决夹板所面临的问题，从而为夹板设计指出的新方向。

摘要： 螺旋桨是把发动机功率转化为推进力的装置，它是早期飞机的主要推力部件，本文针对已有的螺旋桨进行逆向工程,将扫描得到的点云数据进行处理,重构出三维螺旋桨型面.随后采用求解雷诺平均Navier-Stokes方程及MRF模型对该螺旋桨进行了数值模拟,并分析了相同进距比λ,从0.02Ma～0.1Ma的不同来流速度下的气动性能.研究结果表明重构的模型很好的应用价值,并为实验提供了数据支持。

摘要： 三维激光扫描技术是利用一种立体测量设备,对物体空间外形及结构进行扫描,以获得物体的精确尺寸,实现物体结构的数字化.其后,可以将数据进行三维结构建模,并输出到相应工程设计软件(CAD、PDMS、AutoPlant等)中形成可编辑文件,最终得到所需的可编辑文件.该技术是以逆向建模的方式实现原有设施的三维重构数据、三维存档或对设施及建筑物进行三维可视化管理,它的应用对提高整体设计能力有着重要的实际意义,也将为工程可视化管理、实现“数字海油”积累宝贵的经验。

摘要： 基于逆向建模方法的三维变电站建设工作量大、 周期长，本文提出将同步多相机全景技术应用于变电站 三维建模和可视化的思路和方法。针对目前国内只把三 维变电站应用于仿真培训的情况，提出三维变电站的多种应用方向。本文基于同步多相机系统特点，推导了直接计算法进行全景拼接；阐述了单镜头定向方法，并给 出了多相机系统坐标系与单镜头坐标系定向结果的转换公式；介绍了三维全景虚拟漫游的方法，并给出了全景 图中坐标计算的方法。最后结合重庆大学城220kv变电 站的实例研究，开发出变电站三维全景可视化管理系统，实现三维漫游、测量等交互式操作，以及台帐查询、定位等功能。

摘要： 本文主要介绍浙江岱山体育馆屋盖结构的设计与优化。该工程包含两个场馆：竞赛馆和训练馆，其屋盖均采用了自由曲面空间网格结构。考虑该结构体型特殊，利用数值风洞技术模拟了体育馆所处的风环境，得出了结构表面的风压分布。并对结构进行了网格优化，优化时引入逆向建模的方法，利用逆向技术进行曲面重构再重新划分网格。文中对空间自由曲面网壳结构设计方法所进行的详细论述，可为类似工程设计提供参考。

摘要： 本发明属于步态检测技术领域，提供了一种膝关节角度测量装置、逆向数据建模装置及建模方法，装置主体包括定位单元、柔性拉应变传感器以及数据采集单元和处理单元，所述定位单元包括上定位单元和下定位单元，所述上定位单元和下定位单元之间固定柔性拉应变传感器，所述数据采集单元和处理单元固定于上定位单位上，所述数据采集单元和处理单元用于根据实时采集的膝关节拉伸应变数据和膝关节弯曲角度逆向数据模型，预测得到膝关节弯曲角度。能够根据柔性拉应变传感器的拉伸值预测膝关节弯曲角度，摆脱了外置机械式检测设备的困扰，实现了柔性穿戴检测效果。

摘要： 机器学习的网络提供生成式设计。不是模仿典型的人类设计过程，而是对逆向模型进行机器训练，以根据要求生成设计。对模拟模型进行机器训练，以相关于所生成的设计的要求来恢复性能。在优化中使用这两种机器训练模型，该优化根据逆向模型输出设计来创建其它设计并用模拟模型来测试那些设计。在这个循环中使用机器训练模型来探索多种不同设计，减少了探索的时间，因此可以为设计工程师带来更优化的设计或使其更好地开始设计。

摘要： 本发明涉及建筑工程技术领域，公开了基于点云数据的逆向建模方法，包括：S1：获取建筑的BIM模型；S2：根据BIM模型分析当前建筑的特征点，并在BIM模型上进行标注；S3：根据标注的特征点建立无人机沿建筑的路径规划；S4：根据路径规划控制无人机对建筑进行图像采集；S5：将采集的图像生成在BIM模型上，建立实景BIM模型。本发明通过BIM模型的分析建筑的特征点并进行无人机的路径规划，根据路径规划控制无人机采集建筑图像，并生成实景BIM模型，能够高效全面地反映建筑外观质量，为验收或维护提供有效参考，能够节省大量人力物力。

摘要： 本发明公开了一种叶片类复杂零件基于逆向建模的五轴联动加工方法，包括步骤S1：获取叶片类复杂零件的点云数据；步骤S2：利用点云数据进行叶片类复杂零件的逆向建模，以获得叶片类复杂零件的重建模型；步骤S3：利用重建模型生成数控加工程序，其中数控加工程序为应用于五轴加工中心；步骤S4：对数控加工程序进行仿真加工。本发明将逆向工程与五轴联动加工进行结合，逆向工程能够便于叶片类复杂零件的设计且五轴联动加工能够便于零件的制造，能提高生产效率，缩小生产时间及生产成本，即提高生产效益；另外通过对数控加工程序进行仿真加工以验证数控加工程序的正确性，从而能够较好地避免加工过程可能存在的撞刀、过切、欠切、残留、空行程等问题。

摘要： 本发明公开了一种混凝土组合箱梁残缺三维激光点云的自动逆向建模方法，该方法包括：采集获取梁体三维点云数据并进行预处理；初步定位后获取端面形状边界；与设计数据的进行近似最佳匹配识别梁体类型，并利用最小生成树(MST)辅助的分类方法将边界点集分类拟合为实际边界线方程，同时获取如悬臂高度，顶底面特征点等数据；二次定位梁体后参考设计数据获取其他逆向建模特征平面方程，同时利用分段投影的方式获得梁体纵向线形修正数据；最后根据特征平面方程求得逆向建模特征交点，利用纵向线形数据进行修正。该方法能够解决施工现场遮挡造成的梁体点云数据特定平面部分或全部缺失的问题，实现梁体精确的逆向建模特征自动提取。

摘要： 本发明公开了基于点云的输电线路自动化逆向建模方法；对输电线路的激光点云数据进行预处理，得到杆塔点云数据、绝缘子串点云数据、引流线点云数据、地线点云数据和导线点云数据；根据上述点云数据，分别构建杆塔三维模型、绝缘子串三维模型、连接金具三维模型、引流线三维模型、地线三维模型和导线三维模型；按照预设方案设置杆塔基础的尺寸和材质参数，以及设置间隔棒的尺寸，构建杆塔基础三维模型和间隔棒三维模型；通过该方法能够提高建模精度和效率，同时由于数据易获取，因此还可减少成本消耗。

摘要： 本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，包括：导入三维点云数据；使用Geomagic软件对点云数据进行处理；判断曲面是否闭合，若地质体尖灭则直接使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型，否则使用Gempy软件进行曲面插值延拓其几何形态使曲面闭合后再使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型；格式转换，将上述三维几何模型文件stl，igs，iges数据类型通过软件STL2STP转化为stp格式；导入到有限元分析软件进行有限元分析，将格式转换后的三维几何模型导入到有限元软件中进行有限元分析。本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，能够建立闭合的地质体模型，且该地质体模型能适应不同的求解精度需求。

摘要： 本发明公开了基于切片法的预制构件逆向建模与质量控制方法，包括：获取预制构件表面三维点云数据；对三维点云数据进行预处理；根据预处理后的点云数据设置参考线，沿参考线对预制构件进行切片分割，提取各切片的高度信息，将切片投影到二维平面；从二维切片平面外围轮廓上的点中提取特征点；将特征点连起来得到切片二维轮廓，将切片二维轮廓依据切片高度信息拉伸成三维切片，将所有的三维切片按照原位置组合形成逆向重建模型；对逆向重建模型以及正向设计的BIM模型进行配准，按照质量控制要求进行分析综合，评估装配式预制构件的质量是否符合要求。本发明方法替代传统人工肉眼观察以及尺量的方式，实现更严格、更自动化的生产质量控制。

摘要： 本发明公开提供一种无人机三维扫描目标区域逆向建模的方法，包括：根据对所述目标区域的特征信息按照预设距离布置标志物；通过所述无人机对所述标志物所在的区域进行摄像，根据摄像中对所述标志物的图像的重叠率设置所述无人机的飞行高度；根据所述标志物设定所述无人机的飞行航线；所述无人机根据所述飞行航线、所述飞行高度进行摄像收录的整体信息；根据所述整体信息建立模型。本发明能够缩短了大面积测量工作数据采集整理的时间，缩短测量时间，节省人力，解决了现场测量成果向电子数据的转化及模型建立的难题，相比于传统测量数据的办法，大大提高效率，并可以准确快速的提交成果，同时还可以保证数据的时效性及可视化。

摘要： 本发明公开了一种基于组件模型生成Java代码,并通过Java源代码逆向建模的方法,该方法采用模型即代码,代码即模型的思想,利用正向代码和逆向建模使得代码与模型始终保持一致,该方法主要功能包括:模型设计、模型解析并生成代码、代码变更监听并逆向生成组件模型，利用本发明，可以应用于软件设计开发领域,通过图形化的模型设计快速生成Java源码,通过代码变更逆向建模生成组件模型,利用模型即代码,代码即模型的思想,将模型与代码深度绑定,以组件化的形式参与到软件的设计开发过程中,提高从业者的建模能力,提高代码的开发效率,同时,弥补在设计阶段中缺少、缺失或与源代码不一致的模型文档。