反求工程中基于變形的自由形狀特征重構.pdf

1、作為高起點支持產(chǎn)品再創(chuàng)新工程的重要技術手段，反求工程已成為實現(xiàn)產(chǎn)品快速開發(fā)和創(chuàng)新設計的主要方法之一。本文以反求工程中自由形狀表達的細節(jié)特征即自由形狀特征的曲面重構為背景，嘗試利用曲面變形的方法解決其重構問題。 在反求工程的背景下，結合正向設計中自由形狀特征的定義、分類和表達形式，給出了反求工程中自由形狀特征的定義和分類，以及以限定曲線和形狀控制曲線為參數(shù)的自由形狀特征表達模型。 基于力密度方法提出了一種統(tǒng)一的求解框架，實

2、現(xiàn)NURBS曲線和曲面的精確變形。將控制網(wǎng)格類比為空間索網(wǎng)結構，分別建立外載荷變化最小、外載荷最小、桿阻尼長度最小和節(jié)點位移最小等四種表達不同幾何和物理意義的最小化模型來驅(qū)動變形，并以控制頂點在變形前后的位移為變量，建立了統(tǒng)一表達的目標函數(shù)方程，便于多個最小化模型組合使用，滿足特定的變形需要。在計算中引入目標函數(shù)快速求解算法，使變形設計可以滿足實時交互操作的需要。 提出一種新的基于曲線驅(qū)動的曲面局部變形方法，支撐自由形狀特征中變

3、形特征重構和反求工程中的創(chuàng)新設計。通過對形狀控制曲線和限定曲線之間的相容性分析，闡述了緩釋區(qū)域的由來。通過對變形前后限定曲線鄰域內(nèi)微分屬性的分析，引入限定帶的概念。并由此概念出發(fā)在變形目標函數(shù)中引入對限定帶的逼近項，實現(xiàn)對曲面變形范圍的有效控制，同時降低了矩陣存儲規(guī)模和計算復雜度。 針對與基曲面以過渡特征相連的自由形狀特征即置換特征的曲面重構問題進行研究，提出一種將反求和設計相結合、基于約束的建模方法。利用離散求交從點云中提取限

4、定曲線，并以限定曲線和形狀控制曲線為約束變形構造目標曲面。而后基于圓弧擬合和概率統(tǒng)計分析等手段提取過渡特征參數(shù)，設計重構過渡曲面。其間對點云切片、過渡特征參數(shù)提取等一系列支撐算法進行了研究。 基于變形的自由形狀特征重構算法已成功應用于基于特征的反求工程系統(tǒng)RE-SOFT7.0之中，文中介紹了RE-SOFT7.0系統(tǒng)的體系架構策略、功能分解方案及其關鍵實現(xiàn)技術，并結合實例說明基于變形的自由形狀特征重構的可行性。最后在總結全文工作的