数字模型获取及基于Objet的快速原型技术研究

论文摘要

随着科学技术的不断发展和制造业竞争的日益激烈,不断开发新产品成为企业发展的当务之急。RE/RP集成制造技术已成为先进制造的一种有效手段,是获得竞争优势的关键。本文围绕产品的快速开发,提出了数字模型获取及基于Objet的快速原型的集成技术,该技术充分发挥逆向工程与快速原型的优势,以实现新产品的高质、快速开发,具有重要的研究价值和应用前景。逆向工程与快速原型技术虽然在实际中广泛应用,但是如何进一步提高模型质量特别是精度,一直是研究的热点和重点。论文以鼠标为对象,系统深入地研究了数字模型获取及基于Objet的快速原型的集成技术。取得的主要结论如下:1)提出了数据测量方案与模型重构方案,研究并解决了数字模型获取中模型数字化、数据预处理、数据精简、数据分块、截面与边界特征的提取、建模方法的选择等一系列问题。通过对模型重构技术中特征提取与约束技术的研究,比较了基于截面线特征相容重建曲面模型和基于曲面特征的建模方法,提出了逆向工程CAD综合建模方法“鱼骨”建模策略,并在Imageware环境下,实现了鼠标底座最佳三维模型的有效重构。2)研究了Objet快速成型工艺中的误差来源。在此基础上,对加工材料性能进行了分析与选择,提出了成型过程中输入数据的优化方案。重点研究了STL数据的诊断、错误处理方法与切片技术,运用Magics和OpenGL软件优化了加工参数,使Objet的快速成型技术的优势得到了充分的发挥。3)分析比较了快速原型制造与反求技术集成的三种路线各自的优势,并通过鼠标底座的不同快速加工路径实验加以验证。对RE/RP加工的鼠标底座进行检测分析,研究了检测中路径规划、测头半径补偿、精度分析等关键技术,进一步证明了RE/RP集成在加工与创新设计方面的优势,充分验证了数字模型的获取与快速成型工艺研究集成的必要性,为产品开发提供了新的捷径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 数字模型获取技术的研究
• 1.2.1 逆向工程的现状
• 1.2.2 逆向工程的流程及关键技术
• 1.2.3 逆向工程建模存在的问题
• 1.3 快速原型制造技术的研究
• 1.3.1 快速原型技术现状
• 1.3.2 快速原型技术的应用
• 1.3.3 快速原型技术的发展方向
• 1.4 RE/RP 的集成
• 1.5 本论文的结构安排
• 第2章 模型数字化与快速成型工艺的选择
• 2.1 零件数字化技术
• 2.1.1 三维测量技术
• 2.1.2 数字化方案的选择
• 2.1.3 鼠标底座数字化过程
• 2.2 应用平台介绍
• 2.2.1 UG NX 软件
• 2.2.2 Imageware 软件
• 2.3 快速成型工艺的选择
• 2.3.1 Objet 快速成型机的工作原理
• 2.3.2 Objet 快速原型的优势
• 2.4 本章小结
• 第3章 数字模型获取技术的研究
• 3.1 点云数据的处理
• 3.1.1 点云数据的预处理
• 3.1.2 数据分块
• 3.1.3 截面特征提取
• 3.1.4 边界线特征的提取
• 3.2 数字模型的获取
• 3.2.1 修补法获取数字模型
• 3.2.2 曲面建模技术研究
• 3.2.3 三维数字模型的重构
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于OBJET 的快速成型工艺研究
• 4.1 OBJET 快速成型系统运行流程
• 4.2 OBJET 成型过程的特点
• 4.3 OBJET 成型件变形的研究
• 4.4 OBJET 成型件的精度研究
• 4.5 OBJET 快速成型工艺的研究
• 4.5.1 Objet 快速成型软件运行过程
• 4.5.2 STL 文件的规则及错误
• 4.5.3 STL 文件错误处理方法
• 4.5.4 基于Objet 成型的切片方法
• 4.6 OBJET 快速成型材料的选择
• 4.6.1 光固化材料的性能要求
• 4.6.2 配方的设计与优化
• 4.6.3 Objet 快速成型材料的选择
• 4.7 基于OBJET 的快速成型操作过程
• 4.8 本章小结
• 第5章 RE 与RP 的集成技术研究
• 5.1 RE/RP 集成方法的分析与比较
• 5.1.1 基于CAD 建模的RE/RP 系统集成优势
• 5.1.2 鼠标底座加工集成方案选择
• 5.2 实验数据比较
• 5.2.1 直接集成实验
• 5.2.2 基于CAD 模型的集成
• 5.3 基于集成技术的快速成型件精度分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所得研究成果
• 致谢