逆向工程在产品设计中的应用研究

论文摘要

随着产品设计的信息化的发展,工业设计正在朝知识化和网络化方向迈进,CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具,其中三维造型技术已被制造业广泛应用于产品造型及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护等方面。所谓逆向工程技术,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。逆向工程技术综合了三维测量、计算机辅助设计、快速成型等高新技术,关键技术在于形状表面数字化、三维模型重建、数字化制造、逆向工程集成。在工业设计领域的实际应用中,主要包括新产品的设计、已有产品的复制、损坏或磨损产品的还原、复杂产品的特征断面设计、数字化模型的检测;在美学设计特别重要的领域,例如汽车外形设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果时大都使用逆向工程的设计方法。本文首先从研究数据获取的不同方法和获取数据的不同特点出发,侧重在精度、测量速度、适用范围、成本等方面对产品逆向设计的数据采集方法和关键点进行了论述;并结合逆向工程和三维CAD设计软件在三维数字模型构造的关键问题进行了阐述。其次,阐述了逆向工程中曲线、曲面发展状况和重构的基本原理,着重研究了NURBS曲面造型技术,并对曲线、曲面光顺技术进行了探讨。最后,对逆向工程中误差的来源进行分析,并结合先进的分析手段对产品设计中可能出现的精度控制、外形光顺程度和产品的可制造性等方面进行了研究,探讨模型修正方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 逆向工程的含义及发展
• 1.2 逆向工程技术的实施条件和基本流程
• 1.2.1 逆向工程的实施条件
• 1.2.2 逆向工程的技术流程
• 1.3 逆向工程的国内外研究状况
• 1.4 逆向工程的应用领域
• 1.5 课题主要研究内容及意义
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 课题研究意义
• 第2章 逆向工程数据的测量与处理
• 2.1 点云数据测量方法及原理
• 2.1.1 点云数据测量规划及原则
• 2.1.2 本课题所采用的测量设备简介
• 2.2 点云数据分析与预处理
• 2.2.1 数据格式转换
• 2.2.2 点云数据的规则化处理
• 2.2.3 数据处理方法选择原则
• 第3章 逆向工程的三维建模关键技术及后处理
• 3.1 曲线和曲面建模的基础理论
• 3.1.1 Bezier曲线和曲面
• 3.1.2 B样条曲线曲面
• 3.1.3 NURBS曲线和曲面
• 3.2 曲面重构
• 3.2.1 曲面建模步骤与原则
• 3.2.2 曲线、曲面创建所应注意的问题
• 3.3 曲面建模的问题分析与调整方法
• 3.3.1 曲面的分析方法
• 3.3.2 曲面的调整原则
• 第4章 某电气盒产品的逆向设计实例
• 4.1 某型电气盒逆向设计的整体流程
• 4.2 数据采集
• 4.3 数据处理
• 4.4 曲面重构
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文