基于逆向工程的饲料搅拌机刀片三维造型设计

针对TMR饲料搅拌机梅花刀刀刃曲线复杂,不易找出曲线方程进行正向设计的问题,利用逆向工程技术得到梅花刀的三维模型。利用非接触式激光扫描仪对梅花刀片表面进行三维扫描,并获取三维点云数据,研究曝光率对扫描结果的影响;利用Geomagic Studio软件对点云数据进行优化处理;利用Geomagic Design软件对刀片曲面进行重构;利用Geomagic Control将重建后的三维几何模型与原始点云数据进行误差对比分析,完成逆向工程技术在梅花刀片结构设计中的应用初步研究。     

汽车车门逆向建模设计方法及强度分析

逆向工程技术通过对实物进行点云数据采集,重构产品三维模型,获取重构模型的尺寸参数,进而应用到目标产品的设计与制造环节。通过ATOS光学扫描仪得到汽车车门点云数据,利用CATIA软件的模型处理功能对车门点云进行拟合处理得到了车门曲面造型。在处理过程中,运用了编辑、点云、划界、过滤、桥接、倒角等方法,建立了逆向建模的设计方法。通过有限元方法分析了逆向建模后的实际载荷工况下的静强度。结果表明,使用逆向工程建立的模型满足实际产品使用需求,并且使得设计过程更加高效便捷。     

基于Geomagic wrap和DesignX减速器箱体逆向设计

减速器箱体结构复杂,不便测量,适合使用逆向设计获取箱体三维模型。运用三维扫描仪获取箱体点云数据,运用wrap对点云进行处理并封装三角面片,运用Design X对三角面片进行逆向建模,并与原始点云比对,获取箱体三维模型。     

用ImageWare实现缺损点云的曲面重构

针对有缺损的点云数据,提出了在逆行工程软件ImageWare平台下进行曲面重构的途径;介绍了运用逆向工程技术进行CAD模型设计的操作流程;用平行面截取点云数据,拟合出曲线线条;通过对曲线条的桥接,利用完整的曲线条重构出曲面。     

摇臂式喷头内流道曲面的逆向重构研究

用线切割机床将雨鸟30IBH摇臂式喷头内流道切割成a,b两部分,使三维光学扫描仪的投影光束能够到达其表面进行多视扫描,获取不同视角下流道a,b的点云数据。去除多视点云中的噪点后,用三点法拼接多视点云,得到流道a,b的点云数据;再将流道a,b的点云数据拼接成喷头内流道的点云数据;采用弦偏差采样法将点云数据精简后,用基于边的方法把点云分割成喷管和小喷嘴两部分,选择非均匀有理B样条(NURBS)模型分别按照点-线-面的顺序进行曲面重构。曲面重构的精度分析结果表明,最大几何误差为0.292 9mm,平均几何误差为0.076 2mm,满足预期的精度要求,实现了摇臂式喷头的内流道曲面重构。     

电蚊香的逆向设计

电蚊香使用范围越来越广,而产品外观是企业竞争的关键。运用逆向设计方法:获取电蚊香外观点云数据、点云处理、逆向建模获取电蚊香外观,缩短了产品设计周期。     

基于逆向工程技术的蜣螂外形数据采集与处理

采用三维激光扫描系统测量了臭蜣螂几何体表外形,获取了臭蜣螂几何体表外形的数据点云。利用逆向工程软件进行数据点云的平滑处理、精简处理及其多视数据的定位与拼接。使用点云数据网格化、曲面特征抽取与数据分片、曲面分割及直接拟合曲面片的造型方法,成功进行了臭蜣螂体表外形三维几何曲面模型的重构。     

拖拉机复杂零件的逆向建模和数控加工仿真 —基于UG软件

为了提高拖拉机复杂零部件的设计和制造效率,将逆向建模和数控加工仿真技术引入到了设计制造过程中。在进行逆向建模时,首先需要对模型的数据进行采集,通过分析模型的曲面几何特征可以确定整体测量方案,采用三坐标侧量仪可以得到拖拉机零部件的点云数据;数据采集完成后,通过转化格式导入UG软件进行数据处理,通过处理去除或隐藏干扰点,创建曲线和曲面,在创建曲面时通过补充曲线和曲面的光顺方法提高曲面的质量;最后,进行模型的结构设计(如添加加强筋、安装孔等),通过装配完成曲面建模。模型创建完成后,通过UG软件对模型进行加工仿真模拟,进而得到拖拉机复杂零部件的加工成品,对于零部件形状和性能的优化具有重要的意义。     

基于三维重建的奶牛体重预估方法

为提高奶牛称量的工作效率，降低劳动强度，提出一种基于三维重建的奶牛体重预估方法。首先搭建奶牛深度视频获取平台，利用Kinect相机分别采集奶牛俯视与侧视视角数据，选取深度视频中同步的俯视帧与侧视帧并转换为点云，去除复杂背景提取奶牛点云；然后利用一帧不同步的侧视点云将同步侧视点云中缺失区域补全，配准俯视与侧视点云后，基于俯视点云中奶牛脊柱的位置选取对称面，利用单视角侧视点云获取得到双视角点云，完成奶牛体表点云的重建；最后进行点云曲面重建，利用曲面模型的体积与表面积建立奶牛体重预估模型。利用29头奶牛数据验证模型效果，结果表明，奶牛曲面模型整体表面积、去除四肢及头部的体积与体重呈显著正相关，体重预估绝对误差在-18.67~23.34kg之间，相对误差均小于3.40%，平均相对误差为2.04%。     

基于局部点云的苹果外形指标估测方法

为了获取果实生长期的外形参数指标,监控果实发育状况,提出了一种基于局部点云的苹果外形指标估测方法。该方法可以通过局部点云数据估测苹果的体积、高度、直径等外形指标参数。利用椭球曲面方程构建苹果几何模型,并计算苹果几何模型的高度、直径、体积。使用Kinect V2相机从任意角度获取点云数据,采用直通滤波法去除点云数据的背景,用包围盒算法精简点云得到苹果局部点云数据后,采用粒子群算法将苹果局部点云数据与苹果模型进行空间匹配,并用遗传算法求解苹果最优匹配模型的参数,利用苹果最优匹配模型参数估测与其匹配的真实苹果的外形指标。实验采集了250个苹果顶部、侧面和底部的局部点云数据,使用本文方法分别估测了250个苹果在3个角度下的外形指标,并对估测值与真实值进行线性回归分析,各个指标的线性回归拟合度R~2均高于0. 7。其中,侧面拍摄时拟合效果最好,R2最高为0. 948。在各个角度下苹果体积估测的平均误差不大于16. 16 mL,高度估测的平均误差不大于2. 92 mm,直径估测的平均误差不大于2. 35 mm,估测结果的平均误差较小,在允许误差范围内。实验结果表明,基于局部点云的苹果外形指标估测方法具有较强的实用性。     

基于逆向工程的摇臂杆零件的快速成型

使用专业的三维扫描装置获取摇臂杆零件的点云数据,对点云数据进行精确的处理以及曲面重构,得到摇臂杆零件的曲面模型,最后将曲面模导入3D打印机,完成摇臂杆零件的快速成型制造.结果表明:基于逆向工程与快速成型技术可以比较精确地还原实体的各项特征,能够缩短新产品的研发周期,降低制造成本.     

逆向工程对勺轮式排种器的三维模型优化

针对目前精量播种中排种机构设计周期长等问题,以勺轮式排种器为研究对象,提出一种优化改进中三维模型重构的方法。应用光学三维扫描仪对勺轮式排种器的外形点云数据进行采集,通过Geomagic Studio软件对采集的勺轮式排种器外形点云数据进行处理,得到勺轮式排种器外形的NURBS曲面,将其导入UG软件中对其进行三维模型重构,最终得到该排种器的三维模型,生成的模型与实物之间的最大偏差为0.031mm,为后期优化改进提供方便。通过实践发现,相对于传统设计方法,逆向工程可以高效完成复杂曲面零件的逆向设计,缩短产品开发周期。     

基于CATIA的拖拉机覆盖件逆向设计及有限元分析

针对拖拉机覆盖件曲面复杂、精度及光顺性要求不高、结构强度大的特点,利用CATIA的逆向设计具有的强大曲面设计功能,以某拖拉机轮罩为例,从点云数据预处理、点云数据网格化及分块、曲面重建、曲面品质分析、曲面拼接及模型评价几方面阐述了拖拉机覆盖件逆向设计流程,同时对重建的曲面模型进行了有限元分析。研究结果表明,所构建曲面模型满足了设计精度及光顺性要求,为后续的拖拉机覆盖件模具设计制造提供了理论依据。     

轴流式水轮机叶片曲面重构技术

详细讨论了散乱点云数据采集、点云数据的预处理、点云三角化、采用NURBS为基础的曲面重构方法以及曲面光顺与精度检测等方面内容,为具有自由曲面特征的叶片类部件提供了曲面重构流程.针对基于散乱数据的轴流式水轮机叶片外形曲面重构问题,在阐述模型重构过程基本理论的基础上,根据曲面特征进行区域分块,提出了基于流线和轴面截线构造矩形域曲面片的方法,获得了符合设计要求的叶片实体模型.研究结果表明：该方法重构的数字化模型具有良好的光顺性和精确性,为后续作业奠定了基础,为逆向工程技术应用于流体机械行业提供了客观依据.     

基于激光雷达的农田环境点云采集系统设计

设计了基于激光雷达的农田环境点云采集系统,可实现农田环境点云与农机位置姿态的稳定、可靠采集;设计了多传感器数据的采集软件,可实现准确、一致的全局点云数据获取。系统以拖拉机为移动载体,由点云数据采集模块、车体位姿采集模块和数据融合模块组成。其中,点云数据采集模块可获取周边环境点云数据,并解决近距离盲区问题;车体位姿采集模块可实时获取农机位置和姿态信息;数据融合模块可接收并融合环境点云数据与车体位姿数据,进而获取位姿补偿后的点云数据。系统实现了各传感器数据的在线采集、时间同步与空间配准,以及数据的实时显示与存储。在农田环境下进行点云采集试验,结果表明,采集系统具有良好的户外工作稳定性,在线典型丢帧率不超过1%,离线典型丢帧率不超过0. 47%,能够满足农田点云数据采集的要求。为分析系统采集点云数据质量,将经过位姿补偿的点云与原始点云分别进行直通滤波地面点滤除,结果表明,位姿补偿后的点云经滤波后仅包含少量地面点云,可作为农机自主导航避障的可靠数据。     

点云模型中孔洞边界曲线多准则提取算法

提取点云模型的孔洞边界曲线是数字几何处理领域的基础技术之一。通过分析点云模型的局部几何属性,提出一种针对点云模型的孔洞自动检测算法。算法首先寻找点云中每个点的邻点并计算点云曲面在该点处的法向,通过综合运用最大角度度量准则、半圆盘度量准则、形状度量准则等,度量相关数据点成为孔洞边界点的概率,再采用搜索最近点的方法对边界点进行连接处理,生成孔洞的边界线。实验表明,该算法运行稳定,鲁棒性好,可检测提取出点云模型上各种孔洞的边界曲线。     

基于参数化的玉米叶片三维模型主脉提取

提取玉米叶片三维点云模型主脉对于建立真实玉米叶片模型具有指导意义。本文利用计算机图形学中的相关算法,包括离散网格的平均曲率计算、网格曲面的参数化以及点云数据的骨骼提取等,对扫描得到的玉米叶片三维点云模型进行主脉曲线提取。整个算法分为3步:不完整主脉三维点集提取、完整主脉点集提取和三维主脉重建。通过对不同种类玉米叶片三维扫描数据进行实验证明,该算法可以快速、准确地得到玉米叶片的主脉曲线。     

ATOS扫描仪在货车驾驶室覆盖件测量中的应用

结合某货车驾驶室外形的测量，介绍了ATOS的测量过程。ATOS光栅扫描仪是目前技术最先进的三雏扫描系统之一，该系统通过参考点对多个扫描视图进行拼合。货车驾驶室外形的快速测量是驾驶室设计过程中的重要环节，可以将实体模型转化为数字模型。ATOS光栅扫描可快速获取驾驶室覆盖件曲面的点云数据。并可利用ATOS软件系统直接处理所测量的点云，在实际运用中有效地保证了快速推出新产品的技术需求。     

探究逆向建模过程中的关键技术

文章以一级减速器箱盖为研究对象,探究在逆向建模过程中待提升的关键技术点。首先运用三维扫描仪对模型进行完整扫描,获取减速器的点云数据,然后利用Geomagic系列软件通过由点→网格→曲面→实体→对比的完整处理流程,完成对箱盖数据点优化、逆向建模以及偏差分析的整个逆向建模流程。     

基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法

为了快速提取苹果树冠层枝干三维点云数据,以不同生长时期苹果树冠层彩色点云数据为研究对象,提出了基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法。首先,提出了苹果树冠层彩色点云获取方法,利用Trimble TX8型地面三维激光扫描仪获取冠层点云数据,同轴全景摄像机获取彩色全景图,采用贴图方法着色点云数据;然后,提取全景图像苹果树冠层区域R、G、B颜色分量信息,根据其分布规律建立枝干部分自适应分割阈值,并根据颜色阈值删除冠层中非枝干部分彩色点云数据;最后,在Geomagic软件中经过封装—创建流形—编辑多边形—填充孔—光滑等一系列操作重建枝干三维模型。苹果树提取枝干点云数据实验结果表明,本文方法点云删除率为75. 74%,相对于人工枝干点云数据提取,侧枝数量平均准确率为93. 34%,效率提高200倍以上,大大缩短了冠层枝干三维重建时间。本研究成果可为有叶苹果树枝干动力学模型建立提供技术基础。