车身产品开发中逆向设计的研究与应用

逆向设计是现代汽车产品快速开发的重要技术。本文介绍了汽车车身产品开发流程及逆向设计关键技术和应用软件,从点云数据采集、曲面重构、曲面数据质量评估等方面分析了逆向设计在汽车车身产品开发中的应用情况。     

车门内板复杂钣金件逆向建模方法探讨

以某轿车前后车门内板为例,探讨复杂钣金件的逆向设计过程和方法。通过手持式三维激光扫描仪的非接触式测量获取前后车门内板的点云数据。利用Geomagic Studio 12软件进行前期点云处理。基于CATIA V5 R17软件平台的自由曲面、创成式外形设计、数字化外形编辑器、快速曲面重构等模块完成前后车门内板的曲面重构,并进行相应的曲面质量检查。对复杂钣金件的逆向建模流程和方法以及车门内板曲面质量的评价指标进行了相关探索。     

基于BIM和三维激光扫描在基坑监测中的应用

为解决基坑在随机车辆荷载影响下三维整体变形监测困难问题。以天津一汽大众冲压车间某大型基坑为依托,采用BIM结合三维激光扫描技术,提出点云逆向生成BIM模型再与后期点云模型进行平台融合和误差分析的方法。掌握了基坑三维整体变形的情况,指导现场安全施工,对于BIM结合三维激光扫描技术的集成化应用具有一定的指导性意义。     

基于逆向工程的车身A级曲面建模

介绍了逆向设计在车身产品开发中的关键技术:如何采集车身外形点云数据及创建曲面数学模型;归纳总结了汽车A级曲面的概念、技术要求及一般建模方法,以某轿车尾箱A面的设计为例阐述设计方案、曲面生成和轮廓线提取等关键技术。     

涡轮叶片逆向建模与特征参数提取

为了在已有涡轮叶片实物基础上进行再创新设计,采用激光扫描仪对涡轮叶片进行数字化扫描,提出了在三维测量得到涡轮叶片点云数据的基础上,准确进行逆向建模、反求几何参数和提取气动特征参数的逆向设计方法.根据涡轮叶片的几何参数反求和提取气动特征参数要求,基于获取涡轮叶片的截面点云图,用五次多项式曲线拟合叶盆和叶背,并用圆弧逼近叶形前后缘.基于该方法,采用Matlab软件对涡轮截面线点云进行拟合,反求得到了叶身型线方程,拟合偏差控制在之内,能够获得准确的叶片截面型线和气动特征参数.      

基于一面两孔特征的点云配准方法

为了提高零件在扫描检测过程中点云与设计模型的配准精度,提出了一种基于一面两孔特征的点云配准方法.该方法粗配准以零件的平面/圆柱孔特征为对象,使设计模型和点云的局部坐标系重合,并通过改进ICP算法求解点云与设计模型最近点的距离最小平方和实现精配准.由于配准区域和最近点的计算方法不同,精配准进一步分为全域和特征域配准两种类型.全域精配准以距点云最近的设计模型三角网格点或投影点为最近点,适合于毛坯件;特征域精配准则通过求解点云在平面/圆柱孔特征上的投影点为最近点,适合于成品件.试验及计算结果表明:全域配准的配准精度随表面离散点距离的减小而提高, 当离散点距离达到1.50 mm时,其配准精度已经达到0.15 mm,基本满足工程应用要求.当配准精度相同时,配准效率较其它方法提高10%~20%.      

激光点云用于预制构件尺寸检测的方法研究

针对预制构件尺寸批量检测的技术难题,提出一种基于三维激光点云的检测方法,运用点云关键角点提取与断面剖分思路,首先在点云预处理的基础上通过面域分割获取构件各外露面的完整面域;其次利用切片剖分获取断面点并提取关键角点坐标,再计算构件尺寸及几何线形;最后实现构件逆向三维建模以反映构件实际空间形态。将该方法应用于预应力混凝土预制组合箱梁的尺寸检测中,结果表明该方法所得尺寸点云计算值与人工测量值误差在1%以内,具有较好的测量精度。该方法能实现构件尺寸多断面检测,相较于人工测量方法更完善,可完成预制构件尺寸的批量检测以及后续的逆向三维建模。研究成果对提高桥梁构件的智能化检测水平具有重要的理论意义和实用价值。     

青少年脊柱侧弯矫形器的设计方法研究

为解决青少年脊柱侧弯问题,简化矫形器设计过程和制作周期,以某一脊柱侧弯患者为例改进矫形器设计方法,采用三维人体扫描系统对其数据采集,运用逆向工程方法,基于该患者的体廓点云数据,构建了人体胸腰段的三维模型;依据三点受力原理,数字化设计了脊柱侧弯矫形器,并对其进行虚拟装配;装配结果表明,矫形器与患者体廓吻合度良好;该方法为矫形器数字化制造提供了理论依据及技术支持.     

基于MS60全站扫描仪的桥梁检测试验研究

本文介绍了MS60全站扫描仪工作原理与组成,设计了人行板桥工程试验方案。使用MS60全站扫描仪对有无负重的桥面扫描生成点云,在海克斯康3Dreshaper中建立3D模型进行对比研究。结果表明:桥梁负重位置点云颜色显著变化,变形最大处为1mm,MS60的精度满足桥梁检测要求,稳定性较好。     

青少年脊柱侧弯矫形器的设计方法研究

为解决青少年脊柱侧弯问题,简化矫形器设计过程和制作周期,以某一脊柱侧弯患者为例改进矫形器设计方法,采用三维人体扫描系统对其数据采集,运用逆向工程方法,基于该患者的体廓点云数据,构建了人体胸腰段的三维模型;依据三点受力原理,数字化设计了脊柱侧弯矫形器,并对其进行虚拟装配;装配结果表明,矫形器与患者体廓吻合度良好;该方法为矫形器数字化制造提供了理论依据及技术支持.