复杂曲面激光测量与重构相关技术研究

产品数字开发技术是现代产品开发技术中的核心技术之一。逆向工程是实现产品数字开发的重要方法,成为当今研究的一个热点方向。它被广泛用于翻制模具、复制零件、快速原型制造等方面。 论文总结了现阶段国内外逆向工程的研究和应用成果,对点云获取的不同方法进行分析和比较;论述了利用激光扫描仪LSH-800进行曲面测量的原理、方法和关键问题;对复杂曲面进行了激光扫描测量。 论文详细研究了点云数据的处理问题,针对实物样件进行数字化时,不能在同一坐标系下将产品的几何数据一次测出的问题,即点云数据的坐标定位问题,采用基本像素进行定位的方法,将多次扫描得到的点云资料整合在同一坐标系下,解决了点数据输入软件时点坐标不统一的现象。用这种方法进行定位可以得到很高的整合精度。 采用角度判别法,对点云数据中的误差点进行删除,并利用surfacer软件的强大功能,对点云数据的精简、点云数据的特征识别、数据分割等关键问题进行了分析研究,为后续曲面重构的准确性奠定了基础。 对逆向工程中曲面重构的基本理论进行了探索;研究了如何应用计算机辅助设计技术,进行三维曲面的拟合、延伸、剪切、求交等混和运算问题,探索出复杂自由曲面重构的方法和规律;研究了进行逆向工程项目时,在点云数据的精度和客户要求已知的情况下,曲面构建过程中,对曲线和曲面的拟合误差的分配方法。 由于构建倒角曲面时,在三个倒角的交界处经常会出现三边所形成的破洞,虽然Surfacer提供了直接构建三边曲面的功能,但由软件直接创建的三边曲面补片容易出现尖点,而且和周围的曲面缝补起来后形状不易调整。针对此问题,本文提出了在Surfacer环境中用“辅助法”构建三边曲面补片的新方法,该方法有效弥补了Surfacer的不足,具有很好的使用价值。 最后作者运用Surfacer软件对螺旋锥齿轮模型的构建进行了研究,并进行了螺旋锥齿轮的三维CAD造型。利用该模型能够方便进行运动仿真分析,齿轮修形和