反求建模理论与技术(共26页)

1、机械与电子信息学院机械CAD/CAM机械与电子信息学院机械(jxi)CAD/CAM课程(kchng)第一次作业(zuy)题 目：反求建模理论与技术专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 赵耀 车明帆（072115-30 072115-31）学 院：机械与电子信息学院指导教师：文国军2014年5月摘要(zhiyo)：反求工程(gngchng)是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息(xnx)模型，并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。反求工程这一术语起源于20世纪60年代,但对它从工程的广泛性去研究

2、,从反求的科学性进行深化还是从20世纪90年代初刚刚开始。其研究对象主要包括实物类、软件类和影像类。反求工程的关键技术包括实物原型的数字化技术，数据点云的预处理技术，三维重构基本方法，曲线曲面光顺技术和逆向工程的误差分析与品质分析。在工程设计领域,反求工程具有独特的内涵,可以说它是对设计的设计。本文从反求工程的发展历程、研究现状、未来发展方向以及研究重点对反求工程CAD建模技术进行了全面介绍，并结合当今反求建模技术的发展情况给出了应用举例。关键词：反求工程；CAD建模；发展历程；研究现状；发展方向；研究重点Abstract：Reverse engineering refers to a cer

3、tain kind or model of measuring instruments to measure, according to the measurement data reconstruction kind of three-dimensional geometric CAD model by modeling process, from sample to generate a digital product information model, and on this basis product design and development and production of

4、the entire process. Reverse engineering the term originated in the 1960s, but it went from extensive research project, carried out from a scientific or reverse the deepening of the early 1990s had just begun. Its main object of study include physical classes, software classes and video classes.The k

5、ey technologies of reverse engineering include in-kind prototype digital technology, point cloud data preprocessing technology, three-dimensional reconstruction of basic methods, error analysis and quality curve and surface smoothing technology and reverse engineering analysis. In the field of engin

6、eering design, reverse engineering has unique content, you can say it is a design design. . In this paper, the development process of reverse engineering, research status, the direction of development and research focused on reverse engineering CAD modeling technology for a comprehensive introductio

7、n to the future and reverse modeling technology combined with todays development application examples are given.Key words：Reverse engineering; CAD modeling; Development process;Present research situation; Development direction; Research priorities目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389039247 第一章反

8、求建模理论与技术的发展历程与研究(ynji)现状 PAGEREF _Toc389039247 h 3 HYPERLINK l _Toc389039248 1.1 反求工程(gngchng)的发展历程 PAGEREF _Toc389039248 h 3 HYPERLINK l _Toc389039249 1.2 反求工程CAD建模理论与技术概述 PAGEREF _Toc389039249 h 3 HYPERLINK l _Toc389039250 1.2.1 反求建模理论与技术的描述 PAGEREF _Toc389039250 h 3 HYPERLINK l _Toc389039251 1.2.

9、2 反求建模理论与技术的主要应用领域 PAGEREF _Toc389039251 h 4 HYPERLINK l _Toc389039252 1.2.3 反求建模理论与技术的相关软件 PAGEREF _Toc389039252 h 5 HYPERLINK l _Toc389039253 1.3 反求工程CAD建模理论与技术的研究现状 PAGEREF _Toc389039253 h 5 HYPERLINK l _Toc389039254 1.3.1 反求工程CAD建模方法 PAGEREF _Toc389039254 h 5 HYPERLINK l _Toc389039255 1.3.2 反求工程

10、CAD建模的关键技术 PAGEREF _Toc389039255 h 7 HYPERLINK l _Toc389039256 第二章反求建模理论与技术的发展方向和研究重点 PAGEREF _Toc389039256 h 10 HYPERLINK l _Toc389039257 2.1 反求工程CAD建模的发展方向 PAGEREF _Toc389039257 h 10 HYPERLINK l _Toc389039258 2.2 反求工程CAD建模关键性研究内容 PAGEREF _Toc389039258 h 10 HYPERLINK l _Toc389039259 2.2.1 “点云”数据预处理

11、技术 PAGEREF _Toc389039259 h 11 HYPERLINK l _Toc389039260 2.2.2 三角曲面插值与计算 PAGEREF _Toc389039260 h 11 HYPERLINK l _Toc389039261 2.2.3 基于过渡曲面原型的NURBS曲面重构 PAGEREF _Toc389039261 h 12 HYPERLINK l _Toc389039262 第三章 反求工程CAD混合建模应用实例 PAGEREF _Toc389039262 h 13 HYPERLINK l _Toc389039263 3.1 模型分析 PAGEREF _Toc389

12、039263 h 13 HYPERLINK l _Toc389039264 3.2 建模方案 PAGEREF _Toc389039264 h 14 HYPERLINK l _Toc389039265 3.3 反求建模 PAGEREF _Toc389039265 h 15 HYPERLINK l _Toc389039266 3.3.1 特征提取 PAGEREF _Toc389039266 h 15 HYPERLINK l _Toc389039267 3.3.2 建模 PAGEREF _Toc389039267 h 18 HYPERLINK l _Toc389039268 分工说明 PAGEREF

13、 _Toc389039268 h 20 HYPERLINK l _Toc389039269 结束语 PAGEREF _Toc389039269 h 20 HYPERLINK l _Toc389039270 参考文献 PAGEREF _Toc389039270 h 22反求建模理论(lln)与技术的发展(fzhn)历程与研究(ynji)现状1.1 反求工程的发展历程在20世纪60年代，“反求工程”作为一个学术术语被提出，并开始作为一门专门的学问进行研究。而反求工程的这种思想的出现是在二战结束以后。二次大战中，几十个国家卷入战火，深受战争创伤。战争结束后，各国急于恢复和振兴经济，特别是战败国。 H

14、YPERLINK /japan_area.html t _blank 日本在60年代初提出了科技立国的方针:“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最为突出。日本引进大量的先进设备，为了国产化、出口、占领国际市场，需要对这些先进设备进行消化、吸收和改进，这种思维就是反求工程(Reverse Engineering, RE)思想。反求工程技术的大量应用使得日本经济迅猛发展。由于先进设备的引进和改造使得生产效率不断提高，同时日本还不断对己有设备进行改进和提高，创造、开发各种新产品，一进行出口，占领国际市场，经济迅速恢复、国民生产总值不断增加

15、，从而创造了让全世界为之震惊的“世界奇迹”，变为一个经济强国。由于反求工程技术在经济中所起的作用越来越重要，进入90年代，反求工程技术引起各国工业界的高度重视。从此以后，有关反求工程技术的研究与应用就一直受到政府、企业和个人的关注，特别是随着现在计算机技术和测量技术的发展，利用CAD/CAM技术、先进制造技术来实现产品实物的反求工程已成为CAD/CAM领域的一个研究热点，并成为反求工程技术应用的主要内容。反求工程技术的应用，尽管己经在全球制造业中获得了极大的成功，但它仍是一项发展中的技术，制成的产品在精度、强度、速度和成本方面尚需不断发展和完善。1.2 反求工程(gngchng)CAD建模理论

16、(lln)与技术概述1.2.1 反求建模理论(lln)与技术的描述反求工程CAD建模技术与传统的产品正向设计方法不同, 它是对已有设计的再设计, 是按产品引进、消化、吸收、创新的思路, 以“实物原理功能三维重构再设计”框架进行工作，其中最重要的是根据原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。反求工程CAD建模, 一方面为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息, 一方面充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新设计。通过反求工程CAD 建模过程, 可以全面地理解原型的设计思路, 发现其优缺点, 增加反求设计产品及工程的可靠性, 完成基于数字化模型的产品优化设

17、计, 达到进一步改进原型设计的目的。目前,国内外有关反求工程CAD建模的研究, 主要集中在产品几何形状及与“功能”要素相关的结构求反。基于此,反求工程CAD建模可定义为: 将产品原型转化为数字化模型的有关数字化测量技术、数据处理技术、计算机辅助设计技术、几何模型重建技术的总称1。1.2.2 反求建模理论与技术的主要应用领域反求工程作为一种新的设计方法和理念,在实际中有着广泛的应用,主要表现为以下方面：1. 在缺乏二维设计图纸或者原始设计参数情况下,需要将实物零件转化为计算机表达的CAD模型,以便充分利用现有的计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助制造 (CAM)等先进技术,并进行再创新设计。2.

18、 有些零件有较高的美学、空气动力学要求,难以在计算机上直接造型。设计时往往首先制作勃土或者油泥的比例模型,然后进行各种实验,如风洞实验、水池实验等一旦外形确定,就需要使用反求工程技术将其转化为CAD模型。3. 一些零件可能需要经过多次修改,如在模具(mj)制造中,经常需要通过反复试冲和修改模具型面,方可得到最终符合要求的模具。反求工程(gngchng)成为(chngwi)制造一检验一修正一建模一制造这一环节中重要的快速建模手段2。4. 在生物医学工程领域,采用反求工程技术,摆脱原来的以手工或者按标准制定为主的落后制造方法。通过定制人工关节和人工骨骼,保证重构的人工骨骼在植入人体后无不良影响。在

19、牙齿矫正中,根据个人制作牙模,然后转化为CAD模型,经过有限元计算矫正方案,大大提高矫正成功率和效率。通过建立数字化人体几何模型,可以根据个人定制特种服装,如宇航服,头盔等。5. 应用反求工程技术,还可以对工艺品、文物等进行复制；可以方便的生成基于实物模型的计算机动画等。从反求工程的应用领域分析可以看出,反求工程在复杂外形产品的建模和新产品开发中有着不可替代的重要作用。充分利用反求工程技术,并将其和其他先进设计和制造技术相结合,能够提高产品设计水平和效率,加快产品创新步伐,提高企业的市场竞争能力,为企业带来活力和显著的经济价值3。1.2.3 反求建模理论与技术的相关软件伴随着反求工程及其相关技

20、术基础研究的进行,其成果的商业应用也受到重视。初期是在一些商品化的CAD/CAM软件中集成专用的反求工程处理模块,如Pro/Engineer的SCAN一TOOLS模块、UGll的点云处理、曲线及曲面拟合功能模块和TSR工M100的自动生成曲面功能模块。为适应反求工程技术发展和应用的要求,许多公司着手开发专用的反求工程软件。目前比较具代表性的有SDRC公司的ImagewareSurfaeer软件、RaindropGeomagic公司的Geomagie软件、Paraform公司的Paraform软件、UGS公司的QuiekShape软件、PTC公司的ICEMSurf软件、DELCAM公司的Copy

21、CAD软件、MDTV公司的SurfaceReeonstruction软件,以及AliasWavefront公司的SurfaceStudoi逆向软件等。这些系统通过人机交互方式操作完成对实物对象的表面重建工作,并可生成GIES、DXF、TSL等交换数据供其它系统应用。1.3 反求工程(gngchng)CAD建模理论(lln)与技术的研究(ynji)现状1.3.1 反求工程CAD建模方法反求工程是根据已有实物,设计或者制造出相同产品,甚至更先进产品的设计理念和方法.其已经发展为CAD/CAM中一个相对独立的范畴,与传统的正向设计与产品制造有着质的区别,如图1-1和图1-2。反求工程建模是由实物开始

22、,经过测量、数据预处理、数据分块与曲面拟合、CAD模型重建、加工制造等一系列操作再到实物的过程,涉及计算机、图像处理、图形学、计算几何、激光测量和数控等众多交叉学科和领域。图1-1 一般产品正向设计图1-2 反求工程基本过程在这个建模过程中,根据处理对象及所采用的测量手段和技术的不同,有以下几种反求工程建模方法:1. 以三坐标测量机或者激光测量机为基础,在人为制定的测量规划的指导下,将模型划分为若干区域,分区域测量并进行数据处理,然后将数据转化为通用CAD/CAM系统可以接受的数学模型文件,完成反求工程建模；2. 通过非接触式激光扫描测量机对物理模型进行密集扫描,并将这些数据(shj)直接用于

23、数控加工；或者经过对扫描数据的一系列处理,产生构造物体表面模型所需要的主要几何特征,根据这些(zhxi)几何特征,最终由通用的CAD/CAM系统建立实物(shw)的表面模型；3. 利用工业CT或者层析测量方法,得到物体二维轮廓线,对二维轮廓线进特征分析、提取,利用相邻层面的特征相似、特征关联等性质完成模型重构。产品反求工程建模,一般有两个阶段,第一个阶段为从数据测量到几何特征提取和表面模型生成；第二个阶段为实体生成。后一阶段可以通过数据接口,转换到通用CAD/CAM系统中完成,因此反求工程的研究热点在第一阶段的各个关键技术中展开,具体包括数据采集、数据预处理、数据分块、曲面拟合及模型重建等4。

24、1.3.2 反求工程CAD建模的关键技术在CAD/ CAM 应用中,对于具有自由曲面的产品,难以直接根据产品功能和用途用传统的正向设计方法进行造型。因此,反求工程中基于实物样件的CAD 建模技术,成为这类产品造型的有力工具。它根据现有参考零件,首先用测量设备获取零件表面各点的空间坐标值,然由获得的测量数据构造出产品的CAD 模型。该过程主要由表面数字化、散乱数据误差修正、散乱数据规则化、曲面重构和CAD 建模五个部分组成,其中以曲面重构最为关键5。产品表面数字化在反求工程中,产品表面数字化即利用扫描或三维测量设备将实体的表面离散为大规模、散乱的型值点数据。常见的测量方法有接触式机械测量和非接触

25、式光学测量。目前,实现零件表面数字化的硬件技术已基本成熟, 通常采用坐标测量机、激光测量机、层摄像术、逐层切削照相等方法来获取零件表面的数字化信息。但由于在实际的产品中,曲面对象边界和形状有时极其复杂,产品型面往往是由多张曲面混合而成( 如过渡、相交、裁剪等)。因此,需要在充分分析曲面的特征和设计意图的基础上,分离出多个曲面的控制点和角点位置。同时,由于测量设备的限制,若出现多视数据问题(即从不同方向或位置测量的数据块),还必须通过平移、旋转变换矩阵进行坐标系变换,使所有测量数据具有共同的基准和坐标系6。2. 散乱(sn lun)数据误差修正要实现实物(shw)原型的准确构建,测量数据必须(b

26、x)精确。但由于实物样件的表面粗糙度不同,测量中随机误差的存在以及测量设备等因素的存在,使得采集的三维坐标数据存在一定的误差。它直接导致重构模型和参考实物之间存在差距, 严重影响了产品的精度和性能要求。测量过程中产生的主要误差来源,如图1-3所示7。由于上述测量误差的存在, 若直接将测量数据用于曲线、曲面造型, 势必造成重构模型和原始实物之间存在差距。因此, 需要根据产品曲面的几何特性及生成规律,在实施曲面重构之前进行测量数据的误差修正,对数据点的可靠性进行检测。其主要工作, 包括测量数据的去噪和均化、冗余数据的压缩和归并、残缺数据的平滑填补等处理8。图1-3 测量造型中的主要误差来源3散乱数

27、据规则化对于具有复杂曲面和边界的实物, 利用接触式三坐标测量仪获得的三维坐标数据是大量的散乱云状数据。若直接将测量数据经误差修正之后用于曲面重构, 不仅会使生成曲面与实际物体表面之间的误差大,精度降低,而且很容易造成曲面上不同特征间的结合处产生畸变等变形,甚至导致拟合曲面无法进行。因此, 为了确保测量造型中分块曲面之间的拼接、过渡、缝合等处理能顺利进行,必须对测量获得的散乱云状数据进行规则化处理。即将散乱数据转变为具有规则四边形网格的有序数据组9,形成多块易于曲面造型的数据块。4曲面(qmin)重构曲面重构的技术难点主要(zhyo)体现在根据点云数据拟合的算法和曲面重构方法两个方面。在实际(s

28、hj)的产品中,曲面对象边界和形状有时极其复杂,产品型面往往是由多张曲面混合而成为保证曲面模型的整体性能,必须有合理的曲面重构方法。 在实际应用中,如果未采用合理的曲面重构技术,则很难保证曲面模型的整体性能。下述两种10典型情况：(1)为了追求局部性能,仅对点云关键部位拟合曲面,对过渡曲面采用曲面的合并, 使得过渡曲面的精度难以保证,容易出现畸变；(2)拟合曲面时不限定边界,拟合后裁剪曲面实现曲面的边界,容易导致曲面间出现小缝隙, 生成的曲面数据不能直接用于后续的加工工序。从工程角度出发, 评价曲面重构的重要指标是模型的精确性、光顺性、几何不变性及对大规模散乱数据的重构能力。目前, 在反求工程

29、中,主要有3种曲面重构的方案。其中,一是以spline 曲线或NURBS( 非均匀有理B 样条) 曲线为基础的曲面构造方案；二是以三角Bezier 曲面为基础的曲面构造方案；三是以多面体方式来描述曲面物体11。由于NU RBS 方法可通过控制点和权因子灵活改变形状, 具有优良的局部形状控制能力和几何不变性, 提高了造型能力。根据本例中产品的曲面构造特点,本文采用以NURBS 曲线为基础的曲面构造方案。首先,利用造型软件强大的曲线构造功能,生成多条插值于型值点的NURBS 截面曲线( u 向, v 向截面线分别生成)。其次,为保证生成的曲面模型连续、封闭, 构造出封闭的NURBS 边界曲线, 该

30、曲线插值于u 向和v 向的边界型值点。再次, 在已构造完成的u 向、v 向NU RBS 截面曲线以及封闭的NU RBS 边界曲线的基础上,利用曲面造型技术分别拟合生成若干个封闭、光滑的NURBS 曲面。最后, 将各分块曲面进行拼接、过渡、延伸、裁剪、光顺等技术处理, 最终获得在实体表面形状、尺寸精度范围内的曲面模型。该曲面模型必须同时保证单张曲面的性能和各个连接曲面之间光滑、平顺、封闭和连续, 才能保证曲面模型的整体性能12。5CAD 模型(mxng)的建立生成的曲面模型若没有出现局部的皱折、翘曲(qio q)、不正确的曲率特性等缺陷, 且保证(bozhng)了曲面间的位置连续性、切线连续性和

31、曲率连续性上的要求。在此基础上, 便可进一步分离出产品的特征信息,如几何特征、形状特征、精度特征和性能特征。进而,利用隆起、加厚、特征造型等实体造型技术,构造出封闭、完整的实体模型。该实体模型的形状信息和几何信息,可直接用于模具设计,以及CAM, RPM, PDM, CIMS 等技术进行处理和管理13。反求建模理论与技术的发展方向和研究重点2.1 反求工程CAD建模的发展方向反求工程的研究已经日益引人注目，在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标丈量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中，整个过程仍需要大量的人机交互工作，操纵者的经验和素质直接影响着产品的质量，

32、自动重建曲面的光顺性难以保证，下面将是反求工程主要的发展方向：1. 数据丈量方面：发展(fzhn)面向逆向工程的专用丈量设备，能够高速、高精度的实现产品几何外形的三维数字化，并能进行自动丈量和规划路径；2. 数据(shj)的预处理方面：针对不同(b tn)种类的丈量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；3. 曲面拟合：能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；4. 集成技术：发展包括丈量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的逆向工程技术14-16。2.2 反求工程CAD建模关键性研究内容回顾国内外在反求工程CAD建模领域的研究现状,存在的问题还很多

33、:一方面,有关“点云”数据造型问题的理论研究还不够系统、全面,针对“点云”数据处理和曲面造型的方法需要改进或提高其可操作性；另一方面,已有的商业CAD系统不能接受这类“点云”,或本身功能不全面,难以顺利解决复杂反求工程CAD建模问题；总的来说,遇到的主要问题包括:数据预处理可视化程度低;操作对象主要是来源于“点云”的点和线,缺乏对曲面尤其是特征曲面或实体的直接运算；分块NURBS曲面构造过程中,相邻曲面之间的光滑拼接和保形条件难以达到或根本达不到要求；在NURBS曲面重构中,缺乏对曲面的特征识别,直接影响反求模型的保形性或微分性质,难以满足外形美观要求高的产品设计的需求；重构曲面与原始数据之间

34、的误差分析和评价要求更直观、形象；缺乏变形设计和修改等重要的修形设计理论和功能。针对曲面反求重建中的这些问题,本文总结并归纳出下列需要进一步探讨的内容：2.2.1 “点云”数据(shj)预处理技术在解决复杂表面(biomin)零件的反求工程(gngchng)CAD建模问题上,目前普遍采用效率较高的表面测量技术,如:非接触式激光扫描测量(线扫描或点扫描),基于照相原理的局部快速拍照测量,以及接触式扫描测量等。由这些测量方法提供的数据多半是大规模而且密集的“点云”,一般的CAD系统难以直接对其进行处理,因此,在进行三维CAD建模之前,需要对“点云”数据进行相应的预处理,主要预处理内容包括:针对不同

35、的数据来源,根据数字信号处理理论和方法,研究解决噪声点的局部快速过滤和平滑技术；解决不同方向多视数据的拼合,以及漏测区域的辅助补全和局部二次采样；基于多分辨率模型以及高斯球的概念,研究解决重要几何特征的识别、提取、表达和特征重构技术；基于特征保持和精度控制的三维分区三角网格化及网格优化与编辑技术；基于特征的全局三角网格精度控制压缩处理技术等17-19。2.2.2 三角曲面插值与计算采用以三角曲面插值作为过渡模型解决反求工程CAD建模问题的策略,除了已经受到人们重视的三角曲面G1插值理论和方法外,还需要进一步研究面向工程应用的三角曲面造型的相关技术,包括:基于物理模型的复合三角曲面光顺、变形理论

36、(包括基于能量原理、小波变换理论的曲面光顺算法,变形问题的数学理论、力学背景以及高效率的人机交互技术等)；基于多分辨率模型等理论指导的三角曲面变形设计的实用算法；基于特征的局部区域分划、分离、逼近、光顺和再采样技术；曲面求交、延伸、过渡、裁剪等高级计算问题20。2.2.3 基于过渡(gud)曲面原型的NURBS曲面(qmin)重构将三角曲面插值模型作为过渡性操作模型或对象,根据产品的基本特征信息和交互分划曲线(qxin)网络,通过区域分治重构NURBS曲面模型的方法,是本文作者提出的一种新的解决复杂曲面产品反求工程CAD建模问题的策略,其中涉及到的关键技术主要包括:特征求精、再现以及自动分离理

37、论与算法的研究(主要是自动提取和分离二次曲面,如平面、柱面、球面、锥面等特征)；自由曲面分区重构技术,重点是自动求解和协调曲面块之间的光滑拼接问题；重构曲面的可视化误差分析,包括相邻曲面间的夹角、距离误差,任意截面轮廓误差、曲面轮廓误差等；重构NURBS曲面块的全局协调光顺理论和方法；NURBS曲面的IGES标准输出等。以上罗列的仅仅是对复杂曲面零件反求工程CAD建模研究的一些看法,不能反映这一领域研究的全部21。第三章 反求工程(gngchng)CAD混合(hnh)建模应用实例(shl)图3-1为某发动机叶片测量数据,采用激光测量设备采集数据点40,712个,数据点包围盒大小为5.3mmx2

38、.6mmx10.3mm23。图3-1 某发动机叫片测量数据3.1 模型分析叶片的结构分为叶身和桦头两个部分:叶身为气流作用面,由间隔的二维叶型曲线蒙皮生成；桦头为叶片的装夹部分,由二维截面轮廓线拉伸而成。反求建模时通过过渡曲面构成叶片。叶身为蒙皮曲面,延伸后由平面3和平面4裁剪。桦头为截面特征拉伸面,由平面1和平面2裁剪,如图3-2所示。图3-2 叶片(ypin)模型分析3.2 建模方案(fng n)图3-3 叶片(ypin)反求建模树按照模型分析结果,可以确定叶片(ypin)的反求建模方案,建立反求建模树,如图3-3 所示。建模时首先将测量数据分为(fn wi)叶身、过渡、桦头三个部分(b

39、fen),提取过渡特征参数。用平面对叶身数据切片,得到一系列二维截面线,用于蒙皮,并提取叶身顶端平面4,用于裁剪.对于桦头,同样用平面切片,得到二维截面线,并进行优化,按照拉伸方向拉伸。提取平面3用于对叶身裁剪,提取平面1和平面2,用于裁剪桦头。3.3 反求建模3.3.1 特征提取图3-4 平面特征提取图3-5 过渡(gud)特征提取平面(pngmin)特征提取如图3-4所示,过渡(gud)特征提取如图3-5所示,它们提取结果见表3-1。表3-1 特征参数提取图3-6 三维截面特征桦头的二维截面特征(tzhng)组成比较复杂,共有直线段17条,圆弧过渡18条,如图3-6所示,该截面(jimin

40、)特征具有对称性。截面(jimin)平面为Y-Z平面,Ll、LZ、L3互相平行,且与L16、L17垂直,各直线与过渡圆弧相切。直线和圆弧的参数分别如表3-2和表3-3所示。表3-2 直线参数表3-3圆弧过渡参数3.3.2 建模首先(shuxin)进行叶身蒙皮曲面构造,在点云数据(shj)上截取(jiq)一系列截面线,如图3-7所示,蒙皮曲面如图3-8所示。检查17616个点,最大误差为0.01711mm,平均误差为O.O0464mm。编辑桦头二维截面线,并生成拉伸曲面,如图3-9所示.最后将叶身与桦头组合,进行过渡,完成最终参数化模型,见图3-10。图3-7 叶身截面(jimin)线 图3-8

41、 叶身蒙皮(mn p)曲面图3-9 榫头(sn tou)拉伸面图3-10 叶片参数化模型分工(fn gng)说明赵耀：负责(fz)中英文摘要，提供应用举例；车明帆：负责(fz)查找、借阅相关资料，正文的写作、修改和整篇论文最后的整理。结束语赵耀个人感受： 通过这次查资料让我对反求工程了有进一步了解，掌握了部分自己不了解的基础知识。比如反求工程的历史、发展、应用、缺点等。反求工程是综合性很强的术语，它是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的设计，这就是反求工程的含义，特别强调再创造是反

42、求的灵魂。通过查阅相关文献与资料，对反求工程有了进上步的了解，了解反求工程的发展历史、研究内容、关键技术、使用方法、现阶段研究中的不足、未来研究方向与应用展望。充分认识到反求工程在制造与设计中的优越性，激发了很大的学习兴趣。反求工程还有很大的发展空间，很是值得我们去学习，去研究。同时，反求工程的研究与应用，也有助于培养我们的思维能力。要完成一项反求任务，进而再创造，需学习和掌握众多知识和经验，促使人们不断去探讨“为什么这样做”，进而深化提高到“应该怎样做”。逆向工程技术在产品研究开发中是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术。采用逆向工程技术，不仅能够得到实物的精确数字模型和复制品，而且还可以进

43、一步修改并生成新的数学模型和产品工程图，从而使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。不但缩短了产品开发周期，而且提高了产品创新的成功率。车明帆个人感受：在这次关于反求建模理论与技术的撰写过程中，我首先在网上检索了反求工程的相关文献资料，对反求工程CAD建模技术有了一定的了解之后，开始确定这次写作的大概内容，并列出提纲。在论文的具体写作过程中，我下载、借阅了大量相关(xinggun)资料，对反求建模理论与技术的发展历史，研究现状及其主要研究内容有了更多的了解，认识到了反求建模技术在当今科技发展领域的重要地位。由于之前并未接触过这方面的知识(zh shi)，目前我还不能使用CAD软件进行这方面的实

44、践应用，但是今后(jnhu)我会更多的关注反求建模技术，拓展自己的知识面，全面发展自己。在正文的写作过程中，查阅相关资料是非常重要的部分。经过这次写作，我学到了很多查阅文献的方法，知道了很多相关网站，文献检索的能力得到了锻炼和提高。对于理工科学生来说，掌握论文的正确格式是非常必要的。以前在撰写课程报告时没有太在意格式是否正确，这次老师对于论文的格式要求比较严，在写作过程中我掌握了一些论文格式的相关要求与规范，为以后撰写毕业论文和科研论文打下了基础。参考文献1 刘庆玲.基于(jy)反求工程(gngchng)CAD建模技术(jsh)研究J.机械管理开发.2005,(6):88.2 李 岳,凡陈锋.

45、反求工程技术在新产品开发中的应用J.机械设计与制造.2006(3):129130.3 李东泽,王敏杰等.反求工程交互建模应用技术研究J.中国机械工程.2003,14(19):16771680.4 刘之生,黄纯颖.反求工程技术.北京:机械工业出版社,1992.5 瞿建武,李江雄,柯映林.基于实物的复杂曲面零件反求工程中未知区域测量数据补充及曲面重构技术.机械工程学报,2002,38(9):110一113.6 Elaine Cohen，et al . Discrete B-spiines and subdivision techniguesin computer-aided geometric design and computer graphicsJ. Computer Graphics and Image Processing，1980，14（2）：87-111.7 金 涛,匡继勇.产品反向工程的误差分析J.机械设计与制造.2000, 12(6):6668.8 王青,王融清,鲍虎军.散乱数据点的增量快速曲面