快速造型技术中的反求工程

阐述反求工程在快速造型技术中所起的作用；目前反求工程在快速造型中常用的测量方法是三坐标测量仪法、激光三角形法、核磁共振（ＭＲＩ）和ＣＴ法、光栅法和自动断层扫描仪法；从测量原理、测量精度以及测量材料和范围等方面对测量方法作出分析和对比；总结在快速造型技术中所用的几种测量数据处理的方法，对比这些方法的原理、严谨及使用范围；提出适用于快速造型技术的反求工程系统所应具有的功能。     

基于反求工程的快速原型制造技术研究

提出了将两种先进制造技术（RPM/RE）集成的方案,即将测量所得到的表面数据点云直接进行切片处理,根据切片数据提取产品的截面积轮廓信息,然后输出切片数据文件直接用于快速原型制造.     

反求工程中复杂曲面边界线的自动提取技术

复杂曲面零件表面的几何模型构造是反求工程的研究重点之一,根据零件表面的数字化数据提取零件表面的边界是构造零件几何模型的关键步骤。针对安全散乱的、无组织的“点云”数据,从工程应用的角度出发,提出了一种自动构造曲面边界曲线的方法,它分为两个步骤,首先,利用分者到一条能包围曲面的所有数字化点的曲线,然后将该曲线模拟为橡皮筋,通过能量最小原理自动修正曲线得到理想的曲面边界。实践证明,通过该方法得到的边界曲     

相关性理论在反求工程曲线构造中的应用和研究

在反求工程的点云数据处理过程中,针对扫描线形式数据点云的曲线构造,文中用相关性理论推导出了一种由数据点拟合曲线的方法,并从理论上推证了这种方法的可行性,能够快速地生成重构曲线.     

反求工程中散乱点云的曲线构造

对反求工程中的点云数据处理,给出一种基于特征的区域分割法来划分点云,为后续曲面拟合提供有利条件。     

基于柱面轮廓反求工程的数字化测量及数据处理

柱面轮廓的数字化测量及数据处理是其反求工程的关键技术，将直接影响曲面重构的精度。采用了接触式测量方式获取工件数据。这种测量方式配合测量软件可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球。针对复杂曲面的数字化测量和数据处理，提出了建立形状不规则零件测量坐标系的新方法和最佳测量规划，对测量数据进行高精度的处理，得到了反求工程中曲面重构的“点云”数据。     

反求工程中数据分割方法机理分析

数据分割是反求工程中几何建模的关键环节.利用逻辑学、集合论及计算机图形学三方面知识对数据分割方法的机理进行了分析,提出数据分割机理的特点及其分析求解过程,并对现有分割方法进行了理论阐述.     

实物反求工程中的模型重建技术

阐述了反求工程的基本概念及针对反求工程不同阶段所采用的不同几何造型方法，介绍了模型重建的方法和过程；重点介绍了反求工程技术中的关键技术——几何模型重建技术中的曲面建模和特征建模技术；分析了建模技术的基本理论。     

反求工程中模型重构的研究

提出采用二次采样方法能够获得精确的表面特征信息 ,而由三维坐标测量仪获得的数据具有一定的杂乱性 ,难以直接利用通用CAD软件进行建模 ,采用参数样条进行数据优化 ,利于生成曲面重构的数据点 ,可提高反求速度以及反求精度     

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。     

LEAST－SQUARES METHOD－BASED FEATURE FITTING AND EXTRACTION IN REVERSE ENGINEERING

The main purpose of reverse engineering is to convert discrete data points into piecewise smooth, continuous surface models. Before carrying out model reconstruction it is significant to extract geometric features because the quality of modeling greatly depends on the representation of features. Some fitting techniques of natural quadric surfaces with least-squares method are described. And these techniques can be directly used to extract quadric surfaces features during the process of segmentation for point cloud.     

基于实物的复杂曲面零件反求工程中未知区域测量数据补充及曲面重构技术

针对基于实物的复杂零件反求工程中含有部分形状未知区域（如裁减曲面中的被裁减部分、测量盲区等）的复杂曲面反求CAD建模问题,提出了三种测量数据补充方法:①局部区域实物填充法。②补充设计数据补充法。③基于逼近曲面或三角曲面的测量数据自动补充法。研究了基于三角曲面模型初始表达的复杂曲面分区NURBS曲面重构方法。最后,给出了结合上述方法和反求工程软件RE-SOFT所解决的摩托车塑料件反求CAD建模实例。实践表明,综合运用所提出的数据补充和曲面重构方法,能够大大缩短实物样件的反求CAD建模时间,提高复杂曲面产品的设计效率。     

基于特征的复杂曲面反求建模技术研究

几何建模技术是先进制造技术的基础,反求工程是建立产品几何模型的重要手段,复杂曲面几何模型的重建是反求工程研究的重点内容。系统研究了基于实物的复杂曲面几何形状反求建模技术。提出了一种基于特征的复杂曲面几何建模方法,它包括四个主要步骤：首先,对数字化数据进行必要的处理,并建立数字化点之间的拓扑关系;然后,利用这些拓扑关系,提取曲面的几何特征,并依据这些特征对复杂曲面进行分块处理;接着,对每块进行基于特征的曲面构造和数据压缩;最后,将各块拼接形成整体光滑的曲面。     

METHOD TO EXTRACT BLEND SURFACE FEATURE IN REVERSE ENGINEERING

A new method of extraction of blend surface feature is presented. It contains two steps: segmentation and recovery of parametric representation of the blend. The segmentation separates the points in the blend region from the rest of the input point cloud with the processes of sampling point data, estimation of local surface curvature properties and comparison of maximum curvature values. The recovery of parametric representation generates a set of profile curves by marching throughout the blend and fitting cylinders. Compared with the existing approaches of blend surface feature extraction, the proposed method reduces the requirement of user interaction and is capable of extracting blend surface with either constant radius or variable radius. Application examples are presented to verify the proposed method.     

过渡特征提取中的概率统计理论和方法

针对反求工程中过渡曲面特征参数的准确提取问题,提出了一种基于概率统计理论的数据分析和处理方法。通过对数据进行预回归分析、假设检验、噪声去除和再回归分析等步骤,可以从含有噪声的离散特征参数数据中准确地提取出过渡特征参数。实际应用结果表明,概率与统计理论在反求工程特征提取、分析与表达中起着非常重要的作用。     

反求工程中二维对称几何模型的约束重构理论及其应用

为提高二维对称几何模型重构的整体品质,反映其初始的设计意图,提出二维对称几何模型的约束重构理论及方法.首先构建参数化点,反射对称以对称轴为中心将对称部分的点集作镜像变换映射到基本点集的一边,旋转对称以旋转中心点为中心将对称部分的点集作旋转变换映射到基本点集的一边,形成参数化的点集.其次识别并处理二维曲线间的约束以及对称模型的边界约束.最后将参数化的点集与基本点集一起作为曲线拟合的目标点集,建立带约束的目标拟合函数,将其转化成无约束优化问题,采用L-M方法迭代求解.实例表明反求结果在满足初始几何约束的同时,能够保证几何模型严格的对称.     

基于形状特征的自由曲面建模技术

针对自由曲面重构建模中存在的问题,对曲面数字化及离散点参数优化技术进行了研究。基于自由曲面的形状特征,提出了一种曲面自适应数字化技术。建立了基于显式的最小二乘重构误差的参数优化模型,运用子空间共轭梯度内部反射牛顿优化技术实现了大规模数据点的参数优化。研究结果表明,自适应数字化技术大大提高了曲面的采样效率;参数优化模型合理且优化算法收敛迅速。     

ANALYSIS AND RESEARCH OF COMPUTER-AIDED MODEL OF HIP JOINT BASED ON REVERSE ENGINEERING

Former research work about the modeling of hip joint focus on the upper segment of femoral, and assumes the acetabulum cup is sphere concave, and the acetabulum prostheses is semisphere. A method of acquiring the point data on the surface of the hipbone using the reverse engineering technology is presented. After analyzing the acetabulum surface fitting error, a rotation ellipsoid CAD model is applied to fit the acetabulum surface, and then optimization technique is used to find the geometric parameters of the model. The fitting error between the sphere and rotation ellipsoid is compared and gets the result that the fitting error of rotation ellipsoid is smaller than sphere, and the rotation ellipsoid can describe the shape of the acetabulum better.     

反求工程中复杂曲面数字化重构关键技术的研究

针对汽车覆盖件实物模型实施反求工程来构建其CAD数字化模型,在反求工程的一些关键技术,如实物模型表面数字化技术、数据点云分割技术、三维曲面拟合技术及曲面光顺技术等方面,提出一些创新性的研究观点和具体实现方法。     

水轮机模型特性图计算机辅助数据采集及模拟与运转特性曲线的生成

水电站水轮机的选用及该系列产品设计依赖于模型综合特性曲线。这些曲线大多以图形为载体由供货方提供,在水电站的优化设计中需要对图中的各种特性以数学方法给以表达以便设计的自动化。以往这类工作均是以人工读取再录入计算机,不仅工作量大,繁琐而且采集误差也大,难以满足现代设计要求。据此给出了通过计算机鼠标的点击自动地获得图中特性参数及高精度的曲线模拟方法和按绘图走笔顺序排列纪录的方法。它满足为适应个性化需求不断地提供新的模型转轮特性曲线所需要的快速处理。另外,提出的方法还适应于其他各类图的数据采集。