车体覆盖件重构关键技术研究

论文摘要

逆向工程是一种从已有的物理模型中获取产品CAD模型的过程,在车身覆盖件、家用电器、手机外壳等设计制造领域应用广泛。目前逆向工程的研究领域主要集中在两个方面,一是逆向工程集成系统的研究,另一方面是对逆向工程各个关键技术的研究。开展曲面重构技术的研究,解决新数据采集方法所带来的曲面拟合困难、曲面间拼接难度以及精度控制等问题,具有重要的理论意义和实用价值。论文介绍曲线曲面拟合的算法,详细分析研究了Bezier曲线曲面拟合算法和目前较长采用的非均匀有理B样条（NURBS）曲线曲面拟合算法。重点研究曲线曲面拟合技术,提出了基于“边特征线”的曲面重构方法,根据点云拟合满足光顺和精度要求的边界曲线或边特征线,“边特征线”的拟合可根据点云数据构建,也可以根据拟合的曲面片在边界处的交线生成“边特征线”,根据框架线内的四边域建面和框架线外的曲面拼接,实现曲面模型重构。研究了实体模型建构。针对传统的串行的模型建构方法,其各个建构阶段较为独立,缺少相互配合,造成设计不断修改和重复,效率极其低下等问题,论文提出并行设计思想,将设计约束的概念施加于模型建构的各个阶段,而在曲面片的偏置壁厚阶段须考虑划分的覆盖件间的扣合,与车架的配合,有无干涉等。根据所提出的设计方法,完成了ATV-250沙滩车的覆盖件逆向造型设计,包括效果图设计、油泥模型制作、曲面模型拟合、实体模型建构以及模型数据验证等。其中基于“边特征线”的曲面重构方法解决了沙滩车的覆盖件曲面拟合拼接问题,并行约束实体设计方法解决了沙滩车的覆盖件实体模型建构中的扣合、间隙、干涉等问题,取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题目的及意义
• 1.2 曲面重构关键技术研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 数据采集及处理技术
• 2.1 引言
• 2.2 数据测量的方法与规划
• 2.3 测量数据分析和数据点获取
• 2.4 点云数据预处理
• 2.5 小结
• 3 曲线曲面重构基础理论
• 3.1 引言
• 3.2 曲线与曲面的参数表示
• 3.3 Bezier 曲线曲面数学模型
• Spline 样条曲线曲面数学模型'>3.4 B_Spline 样条曲线曲面数学模型
• 3.5 NURBS 曲线曲面数学模型
• 3.5.1 NURBS 曲线曲面数学模型
• 3.5.2 NURBS 曲线曲面的节点插入算法
• 3.6 小结
• 4 曲面及实体模型重构技术
• 4.1 引言
• 4.2 曲面拟合算法
• 4.3 曲面重构方法
• 4.3.1 基于边特征线的曲面重构技术
• 4.3.2 特征曲面的拼接
• 4.4 曲面的光顺性分析和品质检查
• 4.5 三维实体模型重构技术
• 4.6 小结
• 5 ATV-250 沙滩车覆盖件设计
• 5.1 引言
• 5.2 车体覆盖件的逆向设计流程
• 5.3 ATV-250 沙滩车覆盖件逆向设计
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录