復雜箱體的數字化測量與逆向設計.pdf

1、隨著經濟社會的快速發(fā)展，在制造業(yè)領域，人們對產品的外形設計、制造質量及檢驗精度的要求越來越高，使數字化測量與逆向設計技術在產品的生產中得到了廣泛的應用。同時，數字化的測量、設計、制造之間的聯系越來越緊密，它們構成了產品制造生產的閉環(huán)數字鏈，滿足了現代制造業(yè)對系統(tǒng)高度集成的要求。數字化測量與逆向設計技術在保證產品質量與提高生產效率方面起著越來越重要的作用。本文研究了復雜箱體鑄件的數字化測量與逆向設計的一些關鍵的技術：數字化測量的方法、數據

2、處理方法、曲面重構方法與模型精度評價技術。
　　本研究主要內容包括：⑴對于數字化測量，分析了復雜箱體的內外形結構特征，采用了基于轉站測量的三維激光掃描方式對箱體外表面進行了測量，獲取了箱體外表面的點云數據；提出了一種基于石膏模型的箱體內腔的數字化測量方法，完成了對箱體內腔的測量，獲取了箱體內腔表面的點云數據；利用了基于特征點匹配的數據融合方法完成了箱體外表面點云與內腔點云的數據融合，獲得了完整的復雜箱體內外表面點云數據。⑵在數據處

3、理方面，分析了測量噪聲點產生的原因，研究了點云的去噪與精簡方法；針對復雜箱體點云數據的去噪提出了基于空間單元格的快速k鄰域搜索方法，并獲得了較好的噪聲去除效果；分析了不同數據類型的精簡處理方法，提出了將曲率采樣和均勻采樣相結合的混合精簡方法對復雜箱體的點云數據進行了精簡處理；并驗證了所提出的數據去噪與精簡算法的有效性且獲得了良好的處理結果。⑶在曲面重構的過程中，針對復雜箱體的曲面重構，研究了曲線擬合造型與曲面擬合造型，并對曲線、曲面光順

4、的方法進行了研究分析；根據復雜箱體的內外表面點云數據重構了該箱體的三維 CAD模型。通過求取各數據點至重構模型表面的垂直距離而獲取了復雜箱體重構模型的精度，得出了箱體重構模型表面的誤差分布情況，驗證了曲面重構的質量，完成了重構模型精度的評價。⑷通過對復雜箱體鑄件的數字化測量與逆向設計的研究，重構了復雜箱體的三維數字化模型并完成了該模型的精度評價，這些工作有利于箱體鑄模的優(yōu)化設計，并為箱體鑄件的加工制造提供了有益的參考，具有一定實際應用價