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。     

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.     

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.     

基于边界点云数据的3次B样条曲线拟合

点云边界特征线是指能够表达实物样件原始边界特征的测量点。边界不仅作为表达曲面的重要几何特征,而且作为求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要作用。提出空间点云边界提取方法获取边界点云数据,然后通过“构造树型特征链”和3次B样条算法实现边界点云数据曲线拟合。     

带噪声的点云数据的隐式曲面重建算法

针对三维扫描获取的带噪声和离群点的点云数据,提出了隐式曲面重建算法.用基于均值漂移的滤波算子,把每个采样点移动到核密度函数的局部最大值的点,以限制噪声并剔除离群点.然后,用自适应的八叉树空间划分方法将降噪后的采样点数据分成小的子域.最后,在每个子域内计算局部形状函数,并用单位分解法将所有的局部形状函数加权求和以逼近模型的全局函数.实验表明,该方法是鲁棒的,能用带噪声和离群点的点云数据实现多分辨三维重建,得到细节丰富的曲面.     

基于特征数据分块自适应切片的空洞修补

针对常用的空洞修补方法在修复具有多种曲面类型的空洞时失效和所修复的曲面不光顺等缺点,提出基于特征数据分块自适应切片的空洞修补。首先,在考虑特征信息的情况下基于聚类对散乱点云进行分块;然后利用特征进行自适应切片,获得曲线并进行拟合;最后,在线上取点填充缺失的点云,最终对完整的点云模型进行曲面重构建立实体模型。试验结果表明,采用自适应切片法修补空洞能够保留特征,所填充的点云数据精度较高,能够满足后续建模的需要。此外对该方法填充的点云进行了曲面重构及光顺,结果令人满意。     

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。     

基于Geomagic Studio的防撞钢梁模型逆向重建

利用自行设计的QDU-1三维扫描仪得到了普通家用轿车前防撞钢梁的点云数据,并利用逆向工程软件Geomagic Studio对点云数据进行处理,得到高质量的NURBS曲面,并将重构的防撞钢梁模型导入CAD软件。该方法既可获得高质量的CAD模型,又可缩短产品开发周期、降低成本。     

逆向工程在涡轮增压器叶片几何反求中的应用

叶片是涡轮增压器的关键零部件,不仅要求其有较高的尺寸精度,而且有较高的表面质量.为打破国外技术封锁,应用逆向工程技术对其进行几何反求并为其国产化提供设计依据.用三坐标测量仪测量曲面轮廓,提出了点云处理、曲线生成、曲面重构及精度评价的原则和方法,应用Imageware软件对其进行了曲面重构.提出了实体造型及生成工程图的原则和方法,应用Pro/E软件实现模型重建.利用该模型可以指导叶片的再设计与零件制造工艺的制定.     

基于K近邻和法向精度的点云精简算法

针对传统点云简化算法在精简散乱点云数据时经常丢失过多特征点的不足,提出了基于K近邻和法向精度的点云精简算法.该算法首先对输入的散乱点云数据建立K近邻索引,并剔除集群点及离群点,从而完成点云数据的预处理,然后对预处理后的数据进行Delaunay三角化,并重构三角网格面,最后依据法向精度进行非特征点剔除.仿真实验表明,该算法既能较大程度地精简点云数据,又能较好地保持原有模型的基本特征.     

利用三坐标测量"点云"的曲面反求设计

给出了基于坐标测量机测得的“点云”数据重新构造曲面的数字化算法．在Rhinoceros环境下，利用扫描“点云”重建了由面模型，阐述曲面光顺、延伸、拼接的技术要点，给出了一个反求实例。     

变转速自动研磨模具曲面转速仿真与实验研究

为了解决模具曲面研磨中去除量不均的难题,提高自动研磨模具曲面的加工质量,设计了一种用于模具自由曲面自动研磨加工的实验装置,在优化加工工艺参数的基础上,提出了基于模糊控制的变转速自动研磨自由曲面的设计方法,通过转速仿真和实验研究,证明该方法能够满足自动化研磨加工的要求.     

变转速自动研磨模具曲面转速仿真与实验研究

为了解决模具曲面研磨中去除量不均的难题,提高自动研磨模具曲面的加工质量,设计了一种用于模具自由曲面自动研磨加工的实验装置,在优化加工工艺参数的基础上,提出了基于模糊控制的变转速自动研磨自由曲面的设计方法,通过转速仿真和实验研究,证明该方法能够满足自动化研磨加工的要求.     

逆向工程在涡轮增压器叶片几何反求中的应用

叶片是涡轮增压器的关键零部件,不仅要求其有较高的尺寸精度,而且有较高的表面质量．为打破国外技术封锁,应用逆向工程技术对其进行几何反求并为其国产化提供设计依据．用三坐标测量仪测量曲面轮廓,提出了点云处理、曲线生成、曲面重构及精度评价的原则和方法,应用Imageware软件对其进行了曲面重构．提出了实体造型及生成工程图的原则和方法,应用Pro／E软件实现模型重建．利用该模型可以指导叶片的再设计与零件制造工艺的制定．     

损伤车体表面重建及喷枪位姿规划研究

汽车喷涂行业职业病高发,寻找一种可以针对不同车型、不同部位进行自动识别的车体喷漆系统替代喷涂工人是亟待解决的问题.考虑到实际工况和工厂经济要求,提出一种基于线扫描传感器的车体表面重建系统及喷枪位姿规划方法.首先,介绍了整个系统的组成、各部件之间的关系及作用;其次,介绍了该系统的点云数据获取方法及点云数据重建显示;最后,阐述了系统点云数据法向量获取方法并通过MATLAB进行了法向量的可视化展示.该系统能够准确找到目标车体表面点云的法向量,为喷枪工作阶段的运动姿态进行实时引导.     

损伤车体表面重建及喷枪位姿规划研究

汽车喷涂行业职业病高发,寻找一种可以针对不同车型、不同部位进行自动识别的车体喷漆系统替代喷涂工人是亟待解决的问题.考虑到实际工况和工厂经济要求,提出一种基于线扫描传感器的车体表面重建系统及喷枪位姿规划方法.首先,介绍了整个系统的组成、各部件之间的关系及作用;其次,介绍了该系统的点云数据获取方法及点云数据重建显示;最后,阐述了系统点云数据法向量获取方法并通过MATLAB进行了法向量的可视化展示.该系统能够准确找到目标车体表面点云的法向量,为喷枪工作阶段的运动姿态进行实时引导.     

高速道岔尖轨点云的复合拼接及数据处理优化

为实现高速铁路尖轨磨耗的高效检测,结合高速尖轨的检测需求及其几何特征,提出了基于距离编码器的复合拼接方法.该方法将距离信息融合到点云拼接中,提高了检测系统的自动化程度.在计算点特征直方图（point feature histograms,PFH）的过程中,引入OpenCL（open computing language）异构加速模型调整点云的数据结构,发挥GPU的并行处理优势获得了更快的数据处理速度.利用实际尖轨开展磨耗检测实验,证明了针对高速尖轨的结构光检测系统有效可行.经过点云拼接和点云扫描数据处理的优化,系统的整体检测效率获得了70%左右的提升.      

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%.      

网络环境下全景图和点云数据快速融合可视化方法

现有多源数据融合可视化方法对数据精度要求高,匹配过程复杂,且传统点云的组织索引方式冗余,面对复杂数据的动态性较差,索引效率较低,难以支撑在网络环境下进行多源数据高效可视化交互.?针对上述问题,提出面向网络轻量化应用的全景图与点云数据快速融合可视化方法.?探讨了二维影像与三维点云的快速映射匹配机制、非规则性八叉树点云优化...