逆向工程关键技术研究与应用

论文摘要

逆向工程是数字化产品开发方法之一,它极大地缩短了产品的开发周期,提高了产品精度,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。目前逆向工程的主要研究领域集中在两大方面,一方面是对逆向工程中的关键技术的研究,包括数据获取、数据处理以及三维模型重建。数据获取是逆向工程的前提和基础,数据处理是逆向工程中的关键环节,它的结果将直接影响后期模型重构的质量,实体模型重建是逆向工程的最终环节;另一方面是逆向工程集成系统的研究,主要内容集中在逆向工程各个环节的集成,通用软件的开发。本文的研究范畴集中于数据处理与模型重建,同时开发Oper3D软件系统,使二者统一。本文首先分析了逆向工程中数据处理的规划和大致过程,阐明了本文的研究对象是扫描线数据点云,以及开发逆向工程数据处理系统软件。其次对软件系统处理中的几大关键技术作了分析和研究,实现了软件系统功能,其中主要包括扫描线点云的读取,图形显示,图形旋转,图形缩放;同时分析了扫描线数据的点云噪声去除、点云精简和点云边界特征线提取技术,提出了逆向工程数据处理方法,其中点云去噪采用观察法和偏差过滤法相结合的方法,点云精简采用最小距离法和人机交互相结合的方法,点云边界特征线提取采用经纬线扫描方法;在研究传统的三维模型重构方法的过程中,找出了适合自己的三维模型曲线重构思想和解决方法,利用曲线插值方式,实现点云B样条曲线重构;最后以机床球头铣刀为例验证了系统功能,得到了满意的逆向工程数据处理结果,实现了B样条曲线重构。最后在总结全文工作的基础上,指出了逆向工程中尚需进一步研究的几项关键技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 逆向工程概论
• 1.2.1 逆向工程定义
• 1.2.2 逆向工程数据
• 1.3 逆向工程应用现状
• 1.4 课题研究意义与主要研究内容
• 1.4.1 课题意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.5 论文组织与安排
• 第2章 系统设计
• 2.1 软件的基本功能设计
• 2.2 交互方式设计
• 2.2.1 拾取操作
• 2.2.2 捕获鼠标点
• 2.3 系统相关图形学理论基础
• 2.4 系统开发工具
• 2.4.1 面向对象设计与图形处理结合具有的优势
• 2.4.2 OpenGL开发环境
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统关键技术分析
• 3.1 系统设计分析
• 3.2 面向对象技术的应用
• 3.3 三维图形软件接口函数OpenGL的应用
• 3.3.1 VC++中调用OpenGL函数
• 3.3.2 OpenGL设置场景
• 3.3.3 OpenGL绘图操作
• 3.4 本章小结
• 第4章 逆向工程数据预处理
• 4.1 引言
• 4.2 点云噪声去除
• 4.2.1 常用点云噪声去除方法
• 4.2.2 扫描线点云数据噪声点去噪
• 4.3 点云数据精简
• 4.3.1 数据精简要求
• 4.3.2 常用数据精简方法分析
• 4.3.3 扫描线点云数据精简
• 4.4 边界线提取
• 4.4.1 常用方法比较
• 4.4.2 扫描线边界线提取算法
• 4.5 本章小结
• 第5章 逆向工程曲线重构
• 5.1 曲线重构方式
• 5.1.1 逼近方式
• 5.1.2 插值方式
• 5.2 B样条曲线理论
• 5.2.1 B样条曲线定义
• 5.2.2 B样条曲线相关性质
• 5.3 B样条曲线的逆向反求
• 5.3.1 B样条曲线的反算
• 5.3.2 B样条插值曲线节点矢量的确定
• 5.3.3 反求B样条插值曲线控制顶点
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统应用实例
• 6.1 系统开发平台
• 6.2 系统界面
• 6.3 应用实例
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 课题主要研究成果
• 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表