计算机图像处理技术在基于非接触测量反求建模中的应用

对于复杂结构产品零件，借助非接触测量设备获取产品零件的外形和内部尺寸数据或图像。通过分析计算和CAD软件建立产品的几何模型已成为反求工程中的重要方法之一。本文针对微机械和精密产品实物三维数字化建模与改进设计中遇到的问题，着重论述将新一代三维工业CT作为测量手段，如何实现产品实物的数字化，产品三维几何信息与二位图形之间的关系以及图形处理方法。     

一种自由曲面零件的反求方法

以某进口纺织机凸轮零件的反求为例,从反求和设计相结合的角度出发,提出了一种用RESOFT软件对自由曲面的特征曲线进行提取并在SolidWorks软件平台上利用其投影变换、实体建模以及钣金模拟等相关功能基于扫描所得数据建立具有自由曲面的零件的三维模型及其平面展开模型的方法,生成了该零件的三维CAD模型,并详细阐述了对此类零件三维实体建模的实现过程.     

一种自由曲面零件的反求方法

以某进口纺织机凸轮零件的反求为例,从反求和设计相结合的角度出发,提出了一种用RE-SOFT软件对自由曲面的特征曲线进行提取并在SolidW orks软件平台上利用其投影变换、实体建模以及钣金模拟等相关功能基于扫描所得数据建立具有自由曲面的零件的三维模型及其平面展开模型的方法,生成了该零件的三维CAD模型,并详细阐述了对此类零件三维实体建模的实现过程.     

反求工程在复杂型面产品中的应用研究

将设计思想与实物原型迅速、直接、精确地转变为可以再加工的CAD模型,分析了反求工程实施中的几个关键技术步骤,即数据采集,测量数据的预处理,曲面重构技术,实体造型技术,并结合复杂型面产品反求的实例,讨论反求工程CAD建模技术与思路。     

一种基于复杂产品ICT切片图像的轮廓提取算法

应用ICT(indusrtial computed tomography)成像与数字图像处理和CAD等综合技术已成为对复杂机械产品进行反求建模的重要手段之一.在针对ICT切片图像进行轮廓分割和数据提取时,其轮廓数据的精确性对反求建模精度至关重要.在比较传统轮廓数据算法的基础上提出了一种改进的ICT切片图像轮廓边界分割与提取算法,经过分析和比较,该方法不但可提高边界轮廓数据的提取精度,而且还具有计算速度快和计算开销少的特点.     

磨牙牙冠的模型重构与CAM工艺

口腔修复体中的磨牙牙冠具有复杂的型面结构,其设计和加工工艺均有其独特性.文中利用逆向重构技术,对磨牙牙冠进行反求测量获得其点云数据,基于点云数据重建零件模型和完成再设计.然后结合理论分析、仿真和实验的方法分析其加工工艺性,选择合理的切削参数以减少加工过程中的刀具及工件变形对工件加工质量的影响,及由于刀具和零件的颤振导致的加工误差.最后针对磨牙牙冠的特点,生成合适的数控刀轨,加工出符合设计要求的实物.该分析方法对同样复杂的零件的加工具有参考价值.     

基于无动力排风扇叶片曲面逆向工程技术研究

随着测量技术和计算机技术的发展，利用逆向工程技术对产品进行建模、仿真、优化及新产品开发成为现代设计的一大特点。本文通过对无动力排风扇叶片曲面的反求，阐述了逆向工程的基本概念、测量数据的预处理技术、模型重建等，并对逆向工程的未来趋势进行了展望。     

基于产品创新的反求设计

反求设计是对已有的产品或技术进行分析研究，掌握其功能原理、零部件的设计参数、材料、结构、尺寸、关键技术等指标，再根据现代设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计。本文提出了基于产品创新的反求设计方法。１反求设计中关键性问题的分析探索原产品的设计思想：探索原产品设计的指导思想是产品改进设计的前提。了解原产品的设计思想后，可按认知规律，提前设计出新一代同类产品。探索原产品的原理方案设计：各种产品都是按一定的要求设计的，而满足一定要求的产品，可能有多种不同的形式。所以产品的功能目标是产品设计的核心总题。不同的功能目标可引出不同的原理方案。探索原产品的原理方案设计，可以了解功能目标的确定原则，这对产品的改进设计有极大的帮助。研究产品的结构设计：产品中零、部件的具体结构是产品功能目标的保证，对产品的性能、成本、寿命、可靠性有着极大的影响。对产品的零、部件进行测绘：对产品的零、部件进行测绘是反求设计中工作量很大的一部分工作。用现代设计方法对所测的零件进行分析，进而确定反求时的设计方法。对产品的零件公差与配合公差进行分析：公差问题的分析是反求设计中的难点之一。通过测量，只能得到零件的加工尺寸，不能获得几何精...     

反求工程与快速原型集成的复杂曲面产品制造技术

在研究了反求工程的输出接口与快速成型输入接口标准的基础上，提出了一种反求工程（RE）与快速原型（RP）直接集成的复杂曲面产品快速开发的方法，即利用基于断层测量及光学三角形法测量的点云数据直接构造STL（Stereo ithography)模型文件，并输入到LPS（Laser Prototyping System)快速成型系统，直接用于制作产品原型，从而避开了传统反求工程中的复杂曲面重构，因此极大地缩短了这类产品的开发周期，降低了开发成本，数字化动态人体模型快速开发的工程实例表明，该方法比传统曲面建模制造技术的效率提高了55％。     

磨牙牙冠的模型重构与CAM工艺研究

以口腔修复中具有代表性的磨牙冠为例,利用逆向重构技术,首先对其复杂的型面结 构进行反求测量获得磨牙冠的点云数据,然后基于点云数据重建零件模型和完成再设计。结 合理论分析、仿真和实验的方法分析其加工工艺性,从而合理的选择铣削参数以减少加工过 程中由于切削力导致的刀具及工件变形对工件加工质量的影响,和由于刀具和零件的颤振变 形导致的加工误差。针对该零件的特点,生成合适的数控刀轨、加工出实物,检测表明符合 设计要求。该分析方法对同样复杂的零件的加工具有参考价值。     

大型复杂结构件几何参量在线精密测量系统搭建及工程应用

针对大型复杂结构件几何参量在线精密测量的技术难题，本文开展了基于多轴联动激光扫描和结构光三目视觉摄影的尺寸测量技术研究；通过结构方案设计、算法研究、软件开发及系统搭建，研制了针对不同测量对象的多套非接触式几何尺寸测量系统.测试校准结果表明，激光扫描测量系统在15 m距离的测量不确定度为2.656 mm,结构光三目视觉测量系统在7 m距离的测量结果不确定度为1.552 mm,均满足大型结构件的测量范围及精度要求.在此基础上，本文采用两种类型的测量系统同时对生产现场大型热态锻件外圆直径参数进行在线测量，重复测量误差均小于±4 mm,测量结果表现出良好的一致性.研究结果为大型结构件表面和内部几何尺寸的高精度在线测量提供了有效的技术方法和装备.     

存在概率的工业CT图像快速圆测量

针对逆向工程中一般测量方法无法实现对封闭工件内腔进行测量,以及采用铣削层切法等传统测量法测量工件内腔具有破坏性等缺点,通过计算机层析成像测量法实现对工件的精确测量.对获得的工件CT图像,利用图像测量法测得工件内腔尺寸,并在CAD软件中进行编辑、完善并标注尺寸.首先利用基于存在概率的方法确定图像中圆的位置,并获得其像素尺寸,然后根据图像大小与视场直径得到像素的实际大小,二者的乘积即为圆的实际大小.对一具体工件进行测量,试验结果表明利用此方法测得的圆半径与实际尺寸的相对误差小于0.5%,测量时间在几秒之内.     

结构光三维成像技术研究进展

结构光三维成像技术作为一种主动非接触式成像技术,不但可以保存物体的三维空间信息,而且可以完整地复现物体的空间三维图像.该技术在高精度、高分辨率复原物体轮廓方面有着重要的意义.该文综述了基于不同结构光的3种成像方法,重点介绍了基于面结构光的成像方法及其关键技术,最后对结构光三维成像技术进行了总结和展望.     

复杂机械产品设计知识推理方法及软件系统

复杂机械产品设计涉及的领域知识广泛,类型复杂．基于实例的推理方法是知识推理中的一种重要方法。特别适用于复杂机械产品的设计知识推理．本文采用基于实例的推理方法,设计了复杂机械产品设计知识推理流程．在此基础上,提出一个快速实例检索流程,并给出了快速实例推理相似度计算方法．根据上述理论和方法,开发实现了一个复杂机械产品设计知识推理系统．     

用几何参数表实现快速三维重建CT图像

重建时间过长一直是影响三维直接重建在 CT(com puted tom ography)中广泛使用的主要原因之一 ,对于很少采用专用硬件的工业 CT,影响更为严重。用几何参数表方法替代 FDK(Feldkamp- Davis- Kress)算法可以避免由于周期函数的存在而产生的大量重复计算。预先计算出反投影的地址和权重 ,使得反投影的过程中只需从存储的几何参数表中查找。这使得计算量减少到微机可以接受的程度。预插值和最近邻插值的办法能避免大量的插值运算 ,分离变量能避免存储庞大的三维查找表。实验结果说明这些简化在实际系统中是令人满意的     

超分辨率重建技术在CT无损检测中的应用研究

通过CT系统取得平动低分辨率图像序列,采用分级块匹配像素内配准进行运动估计,应用结合小波的改进凸集投影算法重建出超分辨率图像。对CT切片图像的处理结果表明,该方法能有效提高切片图像的分辨率,为工业CT图像增强,以及其在无损检测上的应用提供一种新的手段。     

智能制造领域中智能产品的基本特征

 智能制造是先进制造技术、新一代信息技术及人工智能技术在终端产品与制造装备的深度集成,制造产品与制造装备的智能化升级是智能制造的核心内容,更是实现生产、服务智能化升级换代的重要保障。分析了国内外智能产品的研究现状,探讨了智能制造发展需求下产品智能化的8项基本特征,基于产品专利分析探讨了智能产品基本特征的验证。     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.