基于图形的点云数据拼接方式研究与应用

反求设计是再现实物模型原型的数字化设计过程.在反求设计中,由于实物模型的点云数据往往不能一次测量完成,多次测量的点云数据需要通过数据拼接来达到数据统一,坐标一致.数据拼接的精度关系到测量的点云数据的精度,从而最终影响反求的三维模型的准确性.通过对点云数据拼接方法研究,结合正向设计中的几何约束对齐方式,采用基于几何图形的数据拼接方式,通过几何图形的完全对齐,实现多次测量的点云数据精确拼接,实践证明该方法在保证点云拼接精度上是切实可行的.     

基于实体特征的反求工程自动建模技术研究

提出了基于实体特征的自动建模系统SFRE的方案,该方案对实物原型的点云数据进行分类处理,找出形成最简单体元的数据点集,识别体元类型,在商业化造型软件环境下实现体元造型和拼合,以构造原型的CAD模型。SFRE系统由两部分组成:第1部分为自动建模编程软件,在Windows平台上运行,自动编制实现实体造型的程序,完成数据处理、特征识别和构造特征树工作;第2部分为自动造型接口软件,在商业化CAD造型软件环境下运行,实现自动造型,完成三维重构。可实现对具有多形态、多内腔的复杂原型的自动三维重构,为基于原型的产品创新设计奠定基础。SFRE系统特点是:基于实体特征,特征最简,反求建模和正向造型结合,自动化程度高。其是目前已有三维重构技术的必要补充和发展,将为反求工程和快速成形的应用拓宽范围。     

基于点云的边界特征直接提取技术

边界作为反求工程CAD建模的重要几何特征信息,对重建曲面模型的品质和精度起着重要的作用。首先 对点云数据进行空间三维划分,建立基于空间栅格的边界提取模型,然后通过研究线性时间复杂度的种子边界栅格识别和生长算法以及空间拓扑构型推理算法,实现从点云数据中直接获取边界信息。应用实例表明,算法的运行速度快、稳定性好,能够可靠地提取空间任意分布点云数据的内外边界。     

产品逆向设计中特征和约束的重建

利用目前逆向工程软件重建的实物CAD数字化模型,只能实现对产品几何形状的复制,因此设计者不能对CAD模型进行更进一步的编辑修改及再设计。提出了通过将逆向设计软件与三维参数化CAD系统相结合的方法,由实物的点云模型反求出CAD模型,此方法反求出的不仅仅是实物的几何形状,而且可用参数化的方法重建出各特征、特征间的几何约束和设计者的设计意图,从而使反求出的模型支持对复制产品的再设计。     

复杂曲面类模型的逆向建模技术的研究

为了缩短零件的开发周期,用逆向工程建模和创新已经成为一种越来越受欢迎的方法。逆向工程在没有零件CAD文件的情况下,能够迅速重新构建现有经典的设计并开发新设计。以游戏手柄为例,从原始点云数据采集、点云数据的编辑、逆向建模(CAD模型的重构)以及产品CAD模型的质量分析四个方面介绍复杂曲面类模型的逆向建模过程。     

逆向工程中的参数化建模技术及应用

逆向参数化建模方法是在逆向工程的基础上,加入参数化技术形成的一种新的建模方法,该方法不仅有利于提取原始设计信息,重建更为精确的CAD模型;而且易于实现模型的参数化修改,推动产品的创新设计。简要介绍了逆向工程的概念和逆向参数化建模方法,以汽车后视镜为例,利用Geomagic Studio软件对扫描点云进行处理,拟合出特征识别后的初始曲面。通过参数转换功能把初始曲面导入Solidworks中进行编辑,最后得到汽车后视镜的参数化模型。实践表明这为反求模型的参数化建模提供了一种切实可行的方法。     

面向材料反求的非均质体参数化模型构建

非均质产品具有非常广泛的运用,面向材料反求构建非均质产品模型,能更好地设计出材料符合实际分布的非均质产品。利用CT扫描提供的原始数据,经过提取得到具有灰度信息的点云数据,提供非均质产品几何和材料空间构造原始信息。通过体参数化方法实现模型几何空间构造,通过对灰度值的参数化实现材料空间构造;通过求解一个二次型优化问题,将材料空间内嵌于几何空间,实现几何空间和材料空间的耦合,从而最终完成体参数化非均质产品模型的构建。以股骨模型为例,实现其非均质体参数化模型的构建算法。结果表明,面向材料反求的非均质体参数化建模方法能够更为便捷和准确的表达材料实际分布信息,且为基于体参数化模型的性能分析和显示提供模型支撑。     

基于截面特征约束的涡轮叶片重构技术

为了解决涡轮叶片在其产品改型、气动优化、叶片修复等实际工程问题需要建立实物数字化模型的问题,采用截面特征技术与二维草图约束功能相结合应用于模型重构。针对涡轮叶片几何特征和气动设计要求,将涡轮叶片点云切片截面曲线分层表达为曲线元并分段进行差值拟合,基于二维草图约束技术对截面曲线进行几何特征约束,构造出满足约束条件与数据点逼近的最优曲线并放样生成曲面。结果表明,基于截面特征的反求工程技术与二维草图曲线约束优化技术相结合,可以快速、准确构造出复杂曲面,提高了逆向建模的效率,为快速重构模型提供了一种方法。     

基于Imageware和UG的汽车阀体的反求设计

以汽车阀体零件为研究对象,探讨了逆向工程在汽车零部件设计中的应用.介绍了具有复杂特征的阀体由阀体实物模型到基于三坐标测量仪扫描的点云数据,再到参数化设计的CAD模型,最终形成优化的CAD模型的全过程及Imageware和UG软件在该过程中的应用.提出了一种新的基于点云提取的造型思路,并给出了反求设计的工作流程.     

基于Imageware的曲面重构研究

点云数据处理、曲面质量评价、特征提取与曲面建模是逆向CAD模型重构中的几个关键环节,简要介绍逆向工程的概念、特点、工作流程,以及利用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理的原理和方法,详细地阐述了如何由大量数据点进行曲线、曲面反求的曲面逆向设计方法,完成了头盔曲面的三维几何模型逆向设计,并论证了该方法的可行性,这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高了产品的设计效率。     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

转子轴花键的铣削

介绍了利用大径定心的花键轴花键的实用加工方法。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

滚子表面缺陷分析

采用金相分析以及扫描电镜、能谱分析等试验方法对滚子表面缺陷进行了分析.结果表明:滚子表面的麻坑(黑点)缺陷是腐蚀坑,主要是由于热处理炉保护气氛不纯,滚子在高温状态下产生表面腐蚀而形成.     

基于B/S结构在线监控研究应用

简述了DCOM、ActiveX等组件模型,结合ASP技术在Internet/Intranet环境下实现了基于Browser/Server结构锅炉在线监控.该系统在DCOM技术基础上通过ADO编程实现数据传输和访问,结合ASP和ActiveX控件技术实现动态发布和在线监测.     

基于插值法的计量泵流量控制算法研究

针对目前国产计量泵实际流量显示不直观、计量精度低等问题,分别用分段插值、拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值4种算法,对不同压力下多种型号的计量泵实际流量和频率之间的关系进行了理论研究,并用线性回归分析法对所得计算结果进行了分析。分析结果表明,分段插值算法所得标准误差最小,残差图中的离散性最明显,置信区间最小,更真实的反映了实际流量和频率的关系,可大大提高计量泵的计量精度,适合用作计量泵控制器流量控制算法。     

单片机应用系统研究——轮式移动机器人控制系统设计与研究

机器人的移动方式有很多种,但大致就分为两种:车轮式和足步式两种.本文从轮式移动机器人(WMR)的体系结构出发,重点设计了机器人移动控制系统的硬件、软件平台.首先,通过对非完整轮式移动结构和直流伺服电机模型的分析,建立了移动机器人的控制系统模型.其次,设计了基于AVR微控制器(AT90S8515)的移动控制系统,其中主要包括PWM功率驱动、测速单元和串行通讯模块等;对机器人速度、位置控制采用模糊PID算法,较好地克服了移动机器人模型的不确定性、转速位置控制要求的多变和环境改变等因素的影响.程序使用ICCAVR C语言编写,在AVR SUDIO调试软件中用ICE200仿真.     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。