Personalized Cranium Defects Restoration Technique Based on Reverse Engineering

The purpose of this paper is to overcome the limitations of the traditional cranial defects restoration technique and better satisfy the aesthetic and comfort demands of different patients. An arithmetic profile curve blending technique was used based on a well-proportioned points cloud data obtained by analyzing computer tomography (CT) images of the patients. This technique uses reverse engineering technique to reconstruct a model of the defective cranium, taking all the characteristics of the protruding cranium into consideration to check the form and appropriateness of the restoration and to adjust the surface in real time to obtain the ideal shape. Then, the model is transferred to a multiple-point forming (MPF) pressure machine to produce a titanium alloy restoration model. The system has greater flexibility, shorter production cycles, and lower cost through the use of digital production technology, guarantees the quality of the cranial defects restoration model, reduces the surgical risks, and alleviates the patients' pain. In addition, an improved contour curved bridge algorithm technique is used to repair any cranium defects on the contour curve to make the contour more complete and closed.     

反求工程CAD建模技术

在综合介绍目前反求工程的CAD建模技术的基础上，提出一种实用的基于实物样件获取产品数学模型的CAD建模技术，结合对实际工业产品的反求过程，全面介绍了该技术中的表面数字化、散乱数据误差修正、散乱数据规则化、曲面重构、CAD建模等过程的技术要点，应用结果表明：该CAD建模技术实用，有效，能够有效避免产品反求过程中曲面畸变、干涉等变形的产生，生成的数学模型光滑、连续、几何信息完整；在数控加工和反求工程中有着广阔的应用前景，是推行并行工程的重要基础和支撑技术，同时，由于该技术的实施能在很短的时间内复制实物相提并论件，因此在实际应用中具有广为推广应用的价值。     

基于逆向工程的快速模具制造

以洗发水瓶作为实物，通过数字化扫描、CAD建模、模拟加工、生成NC程序，在数控机床上加工出洗发水瓶模具的阴模和阳模等过程。详细分析了逆向工程在快速模具制造中的应用技术，并对其中的关键技术（包括产品建模和数字化扫描技术），作了进一步的分析和研究，该项技术可以大大缩短新产品的上市周期，提高产品开发质量，对快速响应市场产生显著效果。     

小波多分辨率造型技术在逆向工程中的应用

为了提高逆向设计的创新能力,将小波多分辨率造型技术应用于逆向工程中,并针对小波多分辨率造型技术在逆向工程中应用的问题,给出了基本实现过程.就小波多分辨率造型技术在逆向设计过程中应用时,截面线的构造以及曲线曲面的多分辨率表示等关键技术给出了解决方案.通过实例验证了该方法的有效性和实用性.     

逆向工程技术及其应用案例

论述了逆向工程技术的概念、发展现状，阐明了逆向工程与CAD技术及快速成型技术的内在联系，对逆向工程系统、关键技术作了分析，并以案例介绍了逆向工程技术的实际应用，最终佐证了CATIA软件不失为逆向工程的一种十分有效的设计分析工具．     

基于逆向工程的黄平泥哨的数据采集

以贵州民族工艺品泥哨为研究对象,通过对泥哨的结构分析,确定了数据采集方案:利用基于三角测量法的非接触式三维扫描仪,采用标识点和配位点相结合的办法对实验样件进行数据测量,获得了样件的高精度三维数据点云,提供了泥哨较为准确的原始数据,对如何完整获取复杂形状样件的三维数据,尤其是具有繁复细微纹样表面的工艺品提供了一定的借鉴。     

无盘技术实现系统的恢复和维护

在PXE协议、TFTP协议和一台网络服务器的基础上,研究并实现了一种自动化部署多系统方案。与现有的远程安装服务不同的是,它可以用同一台服务器,对多个客户端分别选择安装不同的操作系统及软件;与普遍采用的网络克隆不同的是,它实现了不同步的系统恢复。     

逆向校核软件的板料成形回弹检测研究

针对板料成形回弹的研究分析过度依据经验,缺乏系统科学的检测方法。以BC-48冰箱门外壳为研究对象,采用摄影测量和面扫描相结合的测量方法获取了制件的点云数据,提出了利用逆向校核软件GeomagicQualify的3D比对功能,通过选取制件上的关键点获得其三维空间的回弹值。研究结果表明:对于制件大表面和两折弯面,空间回弹数值的影响主要来自z方向,x方向回弹数值为0,y方向影响较小。特别是大表面,空间回弹数值的大小和方向与z方向大小和方向完全保持一致,而对于两折弯面,空间回弹值大小和z方向大小幅度一致,方向相反。     

逆向工程中基于密集数据点的轮廓线重建技术

重构凸台、型腔、拉伸面、回转面这类特征的关键是重建描述其外形的平面轮廓线．由于测量数据点具有密集、无序的特点,确定轮廓草图平面后,不能直接对数据点进行参数化和样条线拟合．文中对基于密集数据点的轮廓线的重建技术进行了探讨,提出了首先在草图平面上提取轮廓线的“粗边界”点,然后对数据点进行细化和参数化,最后实现B样条表示的轮廓线重建方法．实例结果表明,文中方法有效地解决了此类特征轮廓线的重建问题．     

基于MIMICS的含内腔结构零件逆向设计

对具有复杂内腔结构的发动机零件实体进行了逆向工程设计.首先利用工业CT机对含有内腔结构的发动机零件进行扫描;将扫描的截面图片导入医学软件MIMICS中,并导出转换为STL格式的云点模型;利用大型设计软件CATIA的逆向设计功能,将云点图像转换为三维实体模型.通过上述方法,实现了对含有内腔结构的发动机零件进行了逆向设计,得到了发动机零件的实际结构尺寸,解决了激光扫描只能扫描零件外表面轮廓的不足,可用于其他具有复杂内腔结构零件的逆向设计.但由于CT扫描图片的精度偏低,因此,需对模型进行处理后才能用于工程实际加工.     

反求工程在复杂曲面模具制造中的应用

介绍了以反求工程为技术支撑的复杂曲面模具数控加工的基本原理和实现过程关键技术-样件表面数字化技术和曲面重构技术.综述了基于反求工程技术的复杂曲面模具制造过程中的应用现状及特点,并以其在鼠标模具制造中的应用,说明反求工程技术在复杂曲面模具的快速设计和加工制造中可缩短产品的研发周期,增强市场竞争力.     

基于逆向工程技术实现汽车覆盖件回弹评测

针对实际冲压件提出了一种基于逆向工程技术的回弹评测方式.对实际冲压件进行激光扫描后重构出型面,根据弹性变形的特点对模型进行强制变形以找到节点的对应关系,并根据CAD模型的几何中心计算出曲面的重合点,以对应节点的距离为适应度函数利用遗传算法搜寻出最佳旋转位置,并计算出各节点的法向偏移距离作为该节点的回弹量.该方法实现了对冲压件各个部分回弹的精确评测,从而可以为模具的修整提供正确的指导.     

基于反求工程的螺旋扫描件边界提取方法研究

复杂曲面零件的几何模型重构是反求工程的研究重点之一。针对螺旋零件表面的数字化数据提取边界线的问题,提出了一种基于层析数据的螺旋扫描件边界特征线提取方法。该方法分两步进行,首先将点云切片,对切片后每一层数据点进行边界特征点提取和轮廓线拟合;其次将相邻层边界点拟合得到边界线。通过实例验证,结果表明该方法具有较强的可操作性和实用性。     

基于CATIA逆向工程复杂样条曲线重构方法研究

对于复杂零件的逆向设计,常常是通过激光、三坐标测量仪等方法对样件三维数据进行采集,可获得高质量的点云文件。但是这些点云文件数量很大,计算时将耗费过多的计算机资源。基于CATIA软件对点云数据进行过滤、划界、分网等处理方法进行了研究,运用曲线重构的方法,创建特征曲线组,利用多段曲线拟合获得点云的特征线网络,最后将拟合得到的曲线与原始点云数据进行误差分析。研究证明,通过这种方法可以获得质量更好、占据资源更小的曲线,为后续曲面和实体的生成奠定了精确基础。     

断层测量反求工程中的封闭轮廓集分割技术

针对由序列断层测量轮廓的三维重建，提出了基于物体结构特征的封闭轮廓集分割算法。算法中首先采用多边形的包含判定、封闭轮廓截面属性（如面积、形心位置、内外属性等）的比较对轮廓进行粗略分割，若不能分割出唯一轮廓时，进而通过轮廓串比较的方法作出筛选。为了解决复杂结构的轮廓集分割，算法同时采用了分段重构与拼合的分割策略，结果表明，文中的算法不仅分割速度快，分割轮廓准确，而且适用于具有复杂形状和结构的零件。     

基于超平面及遗传算法优化的网格简化

基于对目前反求工程中已有方法的分析，引入超平面的概念；通过对三角网格曲率的离散化计算，经过种子点的生长以及区域合并形成超平面。在对超平面删除后留下的空洞进行重新三角化时，利用遗传算法生成具有空间形状优化的简化模型。在此过程中以一种新的编码方式使遗传算法能够适应网格优化的特殊性；通过对变异算子的修改，保证遗传进化的有效性；将交叉算子放弃，避免了新产生的三角网格和已经存在的网格重叠和相交。通过这种方法可以调节形状的优化程度和侧重度。     

基于三维激光扫描的逆向工程创新性实验教学研究

文中通过三维激光扫描的逆向工程开展的创新性实验,对轴流式叶片泵转子如何应用于创新性实验教学进行了研究和探索,其目的是为实验室开展创新性实验教学,提高大型精密仪器及设备在实验教学中的使用提供参考和依据。     

基于线扫描的逆向工程对食醋瓶建模研究

介绍了逆向工程技术的概念、流程和研究现状;通过对一食醋瓶样品的数据采集、数据处理和实体化建模的逆向建模过程,阐述逆向工程技术在食品包装中的应用.研究表明采用逆向工程方法可以获得较高质量的食品包装样品模型,是一种对食品包装进行创新设计行之有效的方法.     

基于三维数字化测量技术的逆向工程应用研究

TRITOP和ATOS的结合应用是逆向工程中点云采集较为先进的方案。进行了光栅式光学扫描系统测量原理的研究,以异形部件为例,详细介绍了逆向的过程。通过ATOS扫描系统对该件进行扫描并对获得的点云数据进行预处理,同时采用CATIA软件对扫描点云进行曲面拟合及模型重构,实现了逆向的目的,偏差分析结果说明该方案可行,满足误差要求。     

基于逆向工程技术的含凹陷管道极限强度分析

凹陷作为常见的管道几何缺陷形式,可能会引起管道局部应力集中,进而导致其承载能力下降,同时也为管道的正常运行带来巨大的安全隐患。基于变形检测技术和3D扫描技术分别获得含凹陷管道的真实内外表面轮廓,利用逆向工程技术构建凹陷管道的三维实体模型,导入ABAQUS有限元软件模拟运行状态下凹陷管道的应力分布特征,准确地判断含凹陷管体的最危险位置,最后依据Mises屈服准则进行含凹陷管道的安全评估。结果表明,通过上述2种方法获得的凹陷管道应力模拟结果基本吻合,从而有效地验证了基于变形检测技术开展凹陷管道极限强度分析的可行性和精确性,该方法可以有效地避免开展3D扫描前的管道开挖工作。