高质量工程曲面的重建与曲面品质检查分析

论文题目: 高质量工程曲面的重建与曲面品质检查分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 航空宇航制造工程

作者: 神会存

导师: 周来水

关键词: 计算机辅助设计与制造,逆向工程,参数化,样条曲面,连续曲面重建,曲面品质检查,曲面光顺

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 由测量数据重建曲面是逆向工程的主要任务之一,国内外学者对其做了大量研究。然而,如何构造出符合设计意图与满足使用要求的高质量工程曲面,仍是个一直没有得到很好解决的问题。高质量曲面的构造与测量数据质量、测量数据参数化结果、曲面拟合方法及后处理过程等许多因素有关,每个方面都有很多问题需要去做深入研究。本文对基于三角网格模型的高质量工程曲面重建与曲面品质分析的相关问题进行了一定研究,主要内容与成果如下:对三角网格模型光顺与优化调整问题进行了研究。提出了一种三角网格模型光顺与优化调整方法。对三角网格模型顶点法矢与离散曲率分别采用三角片面积内角加权及质心加权公式进行计算,克服了现有面积加权公式计算结果不稳定的缺点;对模型上的特征区域与非特征区域分别施以不同的处理策略,能在光顺与优化调整过程中较好地保持模型原有特征。研究了三角网格模型参数化问题。在对ABF方法进行改进的基础上,给出了一种三角网格模型参数化方法—IABF方法。该方法通过施加适当的边界约束,避免了ABF法参数域边界自交的问题;进而通过参数规范化处理,克服了ABF法参数域边界非凸的缺陷,使得到的参数域更加适合于分片B样条曲面拟合;且运行效率得到提高。对分片双三次B样条曲面重建问题进行了研究。在现有方法的基础上,着重研究了相邻曲面片边界及交汇点处的连续性问题,提出了一种混合处理方法,解决了现有重建方法存在的相邻曲面片在边界及交汇点处难以达到C2连续的问题。对曲面品质检查分析与曲面光顺技术进行了研究。给出了改进的曲面品质检查高亮线方法,用光片模型取代光柱模型,解决了现有高亮线方法存在的检查结果与基准光线相关的问题。提出了一种改进的双三次B样条曲面光顺方法。方法采用选点修改策略,具有局部性,光顺过程不需求解非线性优化问题,易于实现,效率较高;能够保持光顺后曲面片之间的C2连续;对由于光顺过程所引起的曲面形状波动进行有效控制,以限制曲面产生较大变形。本文提出的方法都用实例进行了验证。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 逆向工程的基本原理与应用

1.2.1 逆向工程基本原理

1.2.2 逆向工程的应用

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的选题背景和研究内容

第二章 三角网格模型光顺与优化调整

2.1 相关研究工作

2.1.1 三角网格模型顶点法矢与离散曲率计算的相关研究工作

2.1.2 三角网格模型光顺与优化调整相关研究工作

2.2 三角网格模型顶点法矢与离散曲率计算

2.2.1 三角网格模型基本概念

2.2.2 顶点法矢计算

2.2.3 三角网格模型离散曲率计算

2.2.4 算例

2.3 三角网格模型光顺处理

2.3.1 三角网格模型边的分类

2.3.2 顶点权重与顶点分类

2.3.3 三角网格模型光顺

2.4 三角网格模型的优化调整

2.4.1 三角网格模型的局部连接拓扑结构

2.4.2 三角网格模型优化调整准则

2.4.3 三角网格模型优化调整算法

2.5 实例

2.5.1 三角网格模型光顺实例

2.5.2 三角网格模型优化调整实例

2.6 本章小结

第三章 三角网格模型参数化

3.1 相关研究工作

3.2 ABF 参数化方法简介

3.3 IABF 参数化方法

3.3.1 符号说明

3.3.2 平面网格模型的协调性约束条件

3.3.3 边界约束

3.3.4 约束优化问题的求解

3.3.5 参数规范化

3.4 实例

3.5 本章小结

第四章 C~2连续B 样条曲面重建

4.1 相关研究工作

4.2 B 样条曲线曲面简介

4.3 分片B 样条曲面重建

4.3.1 四边界区域划分

4.3.2 分块数据参数化

4.3.3 确定节点矢量

4.3.4 分片双三次B 样条曲面最小二乘逼近拟合

4.4 曲面片之间C~2 连续混合基本过程

4.5 两张B 样条曲面片共边界处的C~2 连续混合

4.5.1 参数转换

4.5.2 曲面片重新拟合

4.5.3 共边界曲面片的C~2 连续混合

4.6 多曲面片交汇时的C~2 连续混合

4.6.1 参数转换

4.6.2 确定新节点矢量

4.6.3 曲面片重新拟合

4.6.4 交汇曲面片的C~2 连续混合

4.7 实例

4.8 本章小结

第五章 曲面品质检查分析与曲面光顺

5.1 相关研究工作

5.1.1 曲面品质检查分析相关研究工作

5.1.2 曲线曲面光顺相关研究工作

5.2 高亮线检查方法简介

5.2.1 高亮线定义

5.2.2 高亮线性质

5.2.3 光线模型与光柱模型中高亮线的生成原理

5.3 光片模型

5.3.1 基本原理

5.3.2 求取光片模型的高亮线

5.4 双三次B 样条曲面的自动局部光顺

5.4.1 曲面光顺准则

5.4.2 曲面光顺基本原理

5.4.3 曲面上点 S(u_k ,v_l)处光顺参量 Z_(k ,l)的计算及“坏点”的确定

5.4.4 调整相关控制顶点

5.4.5 算法流程

5.5 实例

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 今后工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2006-09-05

参考文献

• [1].逆向工程中自由曲面与规则曲面重建关键技术研究[D]. 刘胜兰.南京航空航天大学2005
• [2].CAD中曲线逼近和曲面重建问题的研究[D]. 董辰世.浙江大学2005
• [3].曲面重建的网格方法和技术研究[D]. 吕晟珉.浙江大学2004
• [4].逆向工程中曲面重建的若干问题研究[D]. 刘丽.山东大学2007
• [5].基于弹性变形的曲面重建和平滑[D]. 李治隆.大连理工大学2010
• [6].法矢控制的网格曲面重建若干问题研究[D]. 张爱武.山东大学2009
• [7].基于散乱点云数据的隐式曲面重建研究[D]. 刘含波.哈尔滨工业大学2009
• [8].散乱点集曲面重建的理论、方法及应用研究[D]. 李立新.浙江大学2001
• [9].基于图像的工件曲面重建关键技术研究[D]. 何俊学.兰州理工大学2011
• [10].基于CTA影像的血管可视化技术研究[D]. 吕新荣.西安电子科技大学2009

相关论文

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• [5].基于散乱点云数据的曲面重建关键技术研究[D]. 贺美芳.南京航空航天大学2006
• [6].CAD中曲线逼近和曲面重建问题的研究[D]. 董辰世.浙江大学2005
• [7].基于CMM测量数据的曲面重构关键技术研究与实现[D]. 慈瑞梅.南京理工大学2006
• [8].逆向工程中曲面重建的若干问题研究[D]. 刘丽.山东大学2007
• [9].曲线曲面形状修改和变形关键技术研究[D]. 王志国.南京航空航天大学2006
• [10].逆向工程中基于特征的实体模型重建关键技术研究[D]. 谭昌柏.南京航空航天大学2006

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