逆向工程及3D打印技术的应用与精度分析

针对结构复杂零部件难以获得精准的尺寸和外形,逆向工程与3D打印技术相结合可有效解决该问题。以汽车水枪为例,利用COMET蓝光扫描仪对其表面进行三维扫描,并获取三维点云数据,应用Colin3D软件分析扫描过程点云数据精度;利用Geomagic Studio软件对点云数据进行优化处理,应用Geomagic Design X软件对水枪曲面进行重构,通过偏差图与环境写像进行逆向建模过程的质量分析;采用光固化打印技术完成逆向实体的快速成型,利用Geomagic Control X将重建后的三维几何模型与原始CAD数据进行误差对比分析,为维修和加工制造提供了数据支持。     

多深孔特征汽车端盖的模型重构

为获取多深孔特征汽车端盖的实体化模型,对其模型重构方法进行研究。运用Geomagic Wrap完成点云数据的精简和噪点的去除,应用GA-BP算法对跨面点云孔洞修补。利用Geomagic Design X的正逆向结合设计功能,截取深孔特征处的轮廓;基于点云的自动特征识别进行参数化修正,运用正向设计命令完成实体模型的重构。采用Geomagic Control X软件对实体模型与原始点云数据的偏差进行分析,验证了该建模思路能够获得满足精度要求的汽车端盖实体模型,对具有相似情况的零件模型重构提供了参考。     

基于CATIA二次开发的逆向工程曲面重构方法研究

针对利用逆向工程中扫描点云数据,提取特征轮廓曲线与生成曲面时,工作量较大且容易出问题,提出一种基于特征数据提取与CATIA二次开发的正逆向相结合的曲面重构方法。以Geomagic Studio软件完成对扫描点云数据的预处理,针对不同产品模型的特征,提取不同的截面线与轮廓线;分析模型特征,对于简单特征模型通过旋转、拉伸、扫琼等命令重新生成新模型;对于复杂曲面造型,提取特征点云数据并导出为ASC格式文件,通过对CATIA二次开发,读入存在EXCEL中的大量点数据坐标,快速生成三维模型。结果表明:以Geomagic Studio与CATIA软件为工具,完成特征曲线提取与特征点数据读取,实现了基于截面特征与曲面特征的正逆向相结合的建模方法,为产品造型创新设计与快速建模提供一种新方式。     

硬质合金可转位刀片槽型曲面的非接触式三维扫描与建模研究

在采用非接触式三维扫描技术对硬质合金可转位刀片槽型复杂曲面扫描的过程中,通过修正相机镜头畸变提高扫描精度,运用Geomagic Studio软件对点云数据进行噪声去除、点云拼接和特征提取等系列处理保证重构模型的准确性。重构刀片的三维模型经过与原始点云数据的误差比较,大部分的偏差值在(-0.011,0.011)区间内,满足精度要求。在扫描过程中,应选择刀片主要特征表面进行扫描,以减少扫描角度及扫描次数。同时,根据重建模型的曲面特征对数据块进行曲面修改,可以更有效、快捷的优化该刀片槽型的设计。     

基于自由变形的航空叶片模型快速修正北大核心

使用传统重构方法对航空叶片模型进行重构需要对叶片实际点云进行点云分割,曲面拼接等复杂操作,重构效率较低。针对此问题,提出了一种基于自由变形的航空叶片模型快速修正方法。首先,将叶片设计模型离散点云与叶片实际点云数据进行点云配准;其次,通过KD-tree计算叶片模型的特征点集与实际点云数据的误差,结合自由变形算法实现叶片设计模型局部或整体误差快速修正;最后,进行拓扑重构,完成叶片设计模型变形修正。实验结果表明,与传统方法重构的叶片设计模型相比,所提方法算法效率与重构精度得到显著提升,将重构精度提升至0.092 8 mm,并且算法运算效率为传统重构方法的7.231倍。     

基于Geomagic Design Direct的正逆向混合建模创新设计

混合建模设计是正向设计与逆向设计的结合,提出了一种基于Geomagic Design Direct软件的正逆向混合建模的方法。通过数据采集、点云预处理、曲面重构,然后编辑曲面、实体特征造型以及参数化修改获得最终CAD模型。以游戏手柄模型为例,应用Geomagic Design Direct软件的强大功能对零件点云数据进行混合建模创新设计,实现了游戏手柄的快速还原以及对产品进行第二次创新。实验结果表明,通过Geomagic Design Direct软件实现混合建模技术,能高效的对原始模型进行创新设计。     

基于Geomagic Studio的弹夹逆向创新设计与分析

以弹夹为对象,利用手持式三维激光扫描仪采集弹夹的有序点云数据,通过Geomagic Studio软件将多次扫描的点云数据进行预处理、拼装对齐、数据优化等。对合并后所重构的点云数据进行拟合精度分析并优化,转换为多边形,为后续NURBS曲面创建做准备。     

基于正逆向混合技术的全面供气式面罩开发

采用正、逆向混合技术进行全面供气式面罩产品的优化设计.逆向阶段,在获取原产品后,利用非接触结构光测量系统进行点云数据获取.使用Geomagic Design X逆向软件进行数字点云模型处理.利用网格模型构建并生成最终的NURBS曲面模型,实现产品的快速参数重构及全尺寸检测,为后续正向设计打好基础.根据用户需求分析,将逆...     

复杂型面链轨节实体模型重构研究

为了获取某型面复杂且具有配合精度要求的链轨节实体模型,对其实体模型重构方法进行研究。运用遗传算法优化的BP神经网络修补点云孔洞,通过精确曲面创建得到的链轨节实体模型不能满足销轴孔和螺栓孔的配合精度要求。提出了在Geomagic Design X软件中,基于面片草图拟合约束对精度要求较高的两类孔进行参数化修正,完成该链轨节实体模型重构。通过分析点云数据与实体模型的偏差,验证了利用该建模方法能够获得满足精度要求的链轨节实体模型,对具有相似特征零件的模型重构具有借鉴意义。     

基于改进GWO-GRNN的管道焊缝三维重构测量

为提高双目相机不同位姿下焊缝的三维重构测量精度,提出一种基于立体视觉图像误差补偿的管道焊缝三维重构测量方法。采用改进灰狼算法(IGWO)优化广义回归神经网络(GRNN)补偿焊缝三维重构图像点的坐标误差。采用混沌映射、非线性收敛因子和最优记忆保存思想对GWO算法进行改进,通过8个标准测试函数进行仿真验证;利用优化后的GRNN模型对图像点坐标误差进行预测和补偿,计算三维坐标重构出焊缝点云,三维测量焊缝的焊宽、余高和长度。试验结果表明：该模型在双目相机不同的位姿状态下都能较准确地实现焊缝的三维重构,焊缝的三维测量相对误差在0.9%以内。     

基于点云数据的固体随形填隙垫片快速成型方法

针对航空结构中固体填隙垫片加工效率低、精度差的实际问题,提出一种基于点云数据的装配间隙数字化评估及填隙垫片快速成型方法。首先,针对装配组件点云数据虚拟装配过程中定位参考判定困难的实际问题,提出利用定位螺栓作为参考依据并建立点云数据中定位参考信息提取方法;其次,创建了基于定位螺栓的装配组件点云数据虚拟装配操作流程,给出了点云数据装配间隙计算方法,并依据装配间隙三维模型生成驱动机床自动化加工的G代码,实现固体随形填隙垫片的快速成型;最后采用试验对所提方法的有效性进行验证,结果表明从点云数据中获取构件几何信息的误差约为1.5%。     

IGES格式CAD模型的误差计算及色斑图的显示

逆向工程中,利用3D数字化测量仪器可以准确、快速地测得实体点云数据,但这一点云数据和CAD数学模型拼合后并不能完全重合,对应点间存在误差值即对应点之间的空间矢量距离.因此基于IGES格式曲面模型,给出了点云数据和CAD模型之间误差值的计算方法,并以色斑图的形式对误差进行显示,使显示效果更加直观.该算法已应用于黑龙江科技学院自行研发的HRE型光学三维扫描测量仪中,实践证明达到了预期效果,并可以完全满足重构模型精度检验的要求.     

基于激光三角法的辊弯成形回弹测量与评价

针对辊弯成形件目前存在的回弹量难以精确测量，以及无法全面统计成形实际误差等问题，提出一种辊弯成形件回弹量的视觉测量方法。运用逆向工程技术的方法，对成形后的零件进行逆向设计，并与原始点进行对比，从而得到板材的相关数据。该方法利用激光三角法测量装置，来获取辊弯成形件的点云数据，然后利用Geomagic Qualify软件对点云数据进行处理。将点云数据与产品设计标准CAD模型匹配对齐，计算点云相对于设计模型在最佳匹配位置的法向偏差值，从而获得回弹量数值。此方法能够准确地得出同一成形件不同截面的回弹量，为后续辊弯成形闭环矫正系统提供实时参考数据。     

汽车覆盖件逆向工程设计应用

以汽车覆盖件设计为研究对象,基于逆向工程技术,使用激光扫描仪采集零件表面的点云数据,利用逆向工程软件Geomagic对点云进行处理,重构覆盖件的三维曲面模型.该方法可以应用于车身反求设计,为汽车产品的设计开发提供了一种很好的思路和尝试.     

汽轮机叶片多轴加工工艺与检测技术的研究

根据汽轮机叶片的结构特点,针对加工和检测中的难点,阐述使用UGNX 8.5软件的多轴加工功能对汽轮机叶片进行刀轨规划、生成、仿真以及后处理的方法。使用三维激光扫描技术对加工完成的零件进行扫描获得点云数据文件,采用逆向软件Geomagic对点云数据进行处理,输出曲面模型,进而与叶片理论模型进行整体匹配,从而检测零件是否满足设计精度要求。该加工与检测方案实用性强,具有一定的参考价值。     

汽车转向节零件的参数化快速逆向设计

为了快速获取国外某进口汽车左前转向节点云数据的实体化模型,研究其实体快速重构的方法。文章针对该零部件复杂的形状特征,不同位置对逆向设计的精度要求不同,提出了以Geomagic Design X软件为平台,采用正逆向混合建模技术,进行曲面实体快速重构。运用基于点云的自动特征识别与面片草图的标准化绘制对传动轴的连接处以及装配孔处进行参数化修正,最终完成实物逆向,同时验证了该混合建模方法的准确性和可行性。     

基于逆向工程技术的脸部曲面重构技术与应用

通过人脸点云数据测量、曲面模型重构及快速成形加工,应用Geomagic Studio和UG软件完成了脸部曲面和模型的重构,介绍了逆向工程技术在人体扫描中的应用,为医学整形提供了参考方案和技术支持。     

逆向工程曲面重建及实验应用研究

针对逆向工程前处理阶段获得的海量点云大数据存在运行速度慢、内存不足等问题,确立了点云分割的精确程度是影响最终数模精度和处理时间的关键因素;分析了点云处理的技术流程、三角Bezier曲面重构法和NURBS曲面造型法,研究了基于曲率的边界法识别技术和基于点云几何属性的特征区域自动分割方法以及平面分割技术;以某大型水轮机叶片和发动机皮带轮等为实验对象进行了三维光学扫描,采用Geomagic软件对获得的海量点云进行了处理和曲面重建操作,得出理想点云数模和真实数模的实际偏差率为96%,证明了采用的研究方法在逆向工程、质量检测及3D打印方面是切实可行的。     

复杂曲面的零件逆向建模及其仿真分析

由于复杂零件建模周期长,而且不利于二次创新,应用逆向工程对其进行建模能很好的解决此问题,并对所得模型进行仿真分析得到满足要求的模型。文章以控制臂的三维模型的建立及性能研究为例,首先,使用三维激光扫描仪获得控制臂的扫描数据;然后应用逆向软件Geomagic Studio对所得数据进行点云处理,然后建立三维模型;最后应用有限元分析软件ANSYS Workbench对得到的模型进行仿真分析,若仿真分析后结果不满足要求,则对模型进行重构,直至满足要求为止。通过该方法可以快速获得满足性能要求的控制臂模型,并且有利于复杂曲面零件进行二次创新。     

三维曲面网状冲压件逆向建模的研究

探索运用逆向工程来构建三维曲面网状冲压件的三维数学模型。该方法使用激光三坐标扫描测量仪对三维曲面网状冲压件进行非接触式测量,得到三维曲面网状冲压件的点云数据,再运用Geomagic对点云完成数据拟合,得到三维曲面网状冲压件的数字化模型。相比于以三坐标测量机(CMM)为代表的传统测量网状冲压件三维坐标的接触式坐标测量方法存在的测量速度慢、测量精度不高的不足,激光三坐标扫描测量仪测量的速度更快,测量的精度更高。且Geomagic对点云完成数据拟合得到的数字化三维模型更贴合实际的模型,表明该方法切实可行。