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参数化股骨曲面特征模型的构建

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第12期27卷 2367-2375页

作者：陈小中何坤金陈正鸣项炜河海大学物联网工程学院常州213022 常州工程职业技术学院智能装备与信息工程学院常州213164 常州市第一人民医院骨科常州213003

为了便于参数化股骨曲面模型的编辑修改,利用曲面特征将股骨的网格模型分割为有医用意义的曲面特征单元,提出建立股骨曲面特征模型的方法.首先结合医学解剖需求,将由平均化点云模型构建的三角网格模型分割为有特定意义的多个区域,构成... 详细信息

为了便于参数化股骨曲面模型的编辑修改,利用曲面特征将股骨的网格模型分割为有医用意义的曲面特征单元,提出建立股骨曲面特征模型的方法.首先结合医学解剖需求,将由平均化点云模型构建的三角网格模型分割为有特定意义的多个区域,构成特征区域;其次设计特征参数及参数间约束关系,通过轮廓线蒙皮创建特征曲面;最后将相邻特征曲面通过过渡曲面连接,生成股骨参数化CAD曲面模型.实验结果表明,该方法能够有效地表达股骨表面形状特征,利用高层参数对股骨模型直观地进行构建和编辑,为股骨假肢设计以及不完整股骨的数字化修复等提供基础工具.

关键词：曲面特征参数化设计股骨模型特征变形

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一种以特征线为中心的曲面特征表示方法

中国科学：信息科学 2013年第3期43卷 374-385页

作者：何坤金冯贵波陈正鸣蒋俊锋河海大学物联网工程学院常州213022

由于自由曲面特征形状复杂多样,难以有效地进行参数化表示.本文提出了一种以特征线为中心的曲面特征层次参数化的表示方法.该方法将特征线作为曲面构建的基本单元,将特征线划分为几何层、约束层、语法层和语义层,利用特征线信息对曲面... 详细信息

由于自由曲面特征形状复杂多样,难以有效地进行参数化表示.本文提出了一种以特征线为中心的曲面特征层次参数化的表示方法.该方法将特征线作为曲面构建的基本单元,将特征线划分为几何层、约束层、语法层和语义层,利用特征线信息对曲面特征进行参数分层,实现曲面特征的整体形状和局部形状的层次控制;在参数化表示上,按不同自由度分为半自由和完全自由曲面特征,并对曲面特征进行了统一的定义表示.实验结果表明,本文方法能够表达多种形状的自由曲面,在高层语义参数层面上方便地编辑曲面特征,是一种有效的曲面特征表示方法.

关键词：曲面特征特征线参数化设计特征分类语义参数

逆向工程中具有曲面特征的点云模型处理技术研究

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逆向工程中具有曲面特征的点云模型处理技术研究

作者：尹金林内蒙古科技大学

学位级别：硕士

随着逆向工程技术的逐渐完备,其应用的领域也越来越广泛,结合三维图像处理技术的高速发展,使得点云数据处理的相关技术也得到了进一步提升。对于一些具有自由曲面的数据模型,都可以通过采集点云数据获得模型信息,从而减少产品在设计、... 详细信息

随着逆向工程技术的逐渐完备,其应用的领域也越来越广泛,结合三维图像处理技术的高速发展,使得点云数据处理的相关技术也得到了进一步提升。对于一些具有自由曲面的数据模型,都可以通过采集点云数据获得模型信息,从而减少产品在设计、开发以及后续优化中的成本。但对点云模型在进行数据处理时,目前的处理方法并未对具有曲面类特征的点云处理技术开展研究。针对现阶段曲面点云模型存在的边界特征量识别少,残缺模型精简边界失真,重构模型及成型验证的问题,以及为后续的处理技术提供数据保障。本课题在对点云数据进行邻域空间关系构建的基础上,开展了一系列研究。主要研究内容有两大部分:对具有曲面特征的薄壁类残缺点云数据进行了边界及邻域特征识别、数据精简研究和对封闭曲面实体点云模型进行了重构策略及成型实验研究,具体研究内容如下:(1)提出了一种对于薄壁类曲面点云模型边界特征检测及其邻域数据识别算法,通过点云的法向量夹角作为特征检测算子,然后利用欧氏距离搜索特征近邻数据点,实现对残缺模型边界及邻域特征点的识别。该方法在根据法向量识别边界特征点的基础上,可以识别保留更多的边界特征数据点,以减小识别误差,提高后续处理效率和精度。(2)目前,大多数点云数据精简方法是针对完整模型整体的精简方法。但是如果数据出现丢失,产生孔洞现象。这就需要在进行点云数据精简时,不仅要保留模型原始边界特征点,还要保留孔洞邻域特征点,以方便后续点云孔洞修补等。为此,针对薄壁类残缺的曲面点云模型提出了一种保留其边界以及孔洞邻域特征点的数据精简方法。以平均曲率作为数据精简阈值,实现对非特征区域数据的精简,最后将提取到的特征数据点与精简后的非特征数据点融合,实现对非特征点最大可能精简又保证了边界及其孔洞邻域特征的不丢失,且精简后的标准偏差以及曲面表面积变化率优于随机精简和曲率精简两种方法。(3)针对封闭的曲面点云模型重构策略及成型试验的研究,以按摩器为例,借助3D打印技术,实现了塑料产品快速设计与制造,总结了对于具有复杂曲面塑料产品重构策略及成型试验中的技术要点。首先,利用激光扫描仪,结合Geomagic Wrap完成实体点云数据的采集,以及模型数据的预处理。其次,借助Geomagic Design X软件,通过三维曲面拟合的方法来实现按摩器模型的重构。通过曲面拟合的方法创建曲面实体,减少了传统模型重构方法中的布尔运算,最大限度地重构其原本曲面几何特征。将重构的实体模型与采集处理后的点云数据进行误差对比,验证了该模型重构方法的可行性。最后通过对目前常用的3D打印工艺分析,选用熔融沉积工艺的3D打印机,结合模型在实际中的应用,从三个不同成型方向进行产品试制。

关键词：逆向工程曲面特征残缺点云模型边界特征识别数据精简模型重构

航空结构件曲面特征加工过程刀具磨损状态监测方法研究

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航空结构件曲面特征加工过程刀具磨损状态监测方法研究

作者：李紫薇电子科技大学

学位级别：硕士

航空业是公认的国家总体综合国力的一大标杆,在如今科技高速发展的背景下,保质保量的制造和加工出高精密的符合当前科技水平要求的航空业零件是个不小的挑战。在航空结构件加工过程中,刀具作为重要的终端部件,刀具磨损状态影响着加工的... 详细信息

航空业是公认的国家总体综合国力的一大标杆,在如今科技高速发展的背景下,保质保量的制造和加工出高精密的符合当前科技水平要求的航空业零件是个不小的挑战。在航空结构件加工过程中,刀具作为重要的终端部件,刀具磨损状态影响着加工的精度、效率及经济效益。因此,实现航空结构件加工过程中刀具磨损状态的实时在线监测具有重大意义,能够大大提高切削加工的生产效率和质量、降低生产成本。尽管关于刀具状态监测开展了大量研究工作并积累了丰富的成果,但是过往所提方法基本都是依赖于公开数据集,加工零件方式为直线顺铣,与实际加工过程中的航空结构件表面特征复杂多变、包含有大量的曲面特征的事实并不一致。然而曲率大小及凹凸性等的变化,会直接影响到走刀过程中的切削体积、铣削力等,从而导致刀具磨损趋势将不同于直铣工况。本文针对上述加工过程中曲面特征对刀具状态监测带来的挑战,进行了理论研究与实验验证。具体研究内容如下:1)基于刀具磨损机理,分析了刀具磨损的原因等,对刀具加工过程进行受力建模并推断出走刀过程中加工面的曲面特征与受力的关系,仿真结果表明了曲面特征对刀具受力的影响,而刀具的受力必然会反应到刀具磨损上,初步探究出刀具磨损与加工路径关系的联系。2)开展铣削实验,并对工件曲面特征对刀具加工过程的影响进行定性分析。设计出包含有凹凸面的工件,配置好实验硬件系统与采集系统,开展了多组实验,采集了多种传感器信息。通过对力信号的分析,进一步分析和论证了铣削力与曲面特征的关系,最后通过对比实验的结果对曲面的凹凸性以及曲率特征对刀具磨损的变化做了对比研究,得到了定性推论。3)针对实际加工中数据的时序性,采用了时域卷积网络对传感器特征进行无需人工干预的自适应特征提取,实现因果联系,同时针对加工条件等的差异性利用自注意力机制合理分配感知,引入曲面特征,实现先验机理知识与模型的融合。4)实现了刀具在线监测的可视化,根据当前任务以及设备环境,进行系统设计,以及后端和前端的开发与部署,开发出一套刀具状态监测可视化系统,实现了刀具状态监控的可视化。

关键词：刀具磨损铣削力曲面特征时域卷积神经网络自注意力机制可视化

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曲面特征技术研究的现状及展望

河海大学常州分校学报 2004年第1期18卷 10-15页

作者：陈正鸣唐敏霞河海大学计算机及信息工程学院江苏常州213022

特征技术在CAD/CAM领域得到广泛应用,然而现在被应用和主要研究的特征是指规则的形状特征,因此对能有效处理包含复杂曲面并具有特定工程意义的曲面特征开展研究,已成为工程设计制造人员的迫切需要.为此介绍了曲面特征技术研究中的基本... 详细信息

特征技术在CAD/CAM领域得到广泛应用,然而现在被应用和主要研究的特征是指规则的形状特征,因此对能有效处理包含复杂曲面并具有特定工程意义的曲面特征开展研究,已成为工程设计制造人员的迫切需要.为此介绍了曲面特征技术研究中的基本概念、方法和研究内容;综述了曲面特征技术的研究现状,分析了其中存在的主要问题,并指出了今后进一步研究的一些关键技术.

关键词：曲面特征特征识别特征设计 CAD CAM

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特征驱动的曲面重建

计算机应用研究 2008年第6期25卷 1756-1758页

作者：偶春生张佑生高隽汪荣贵合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直... 详细信息

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直接生成了用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。

关键词：曲面重建散乱点集逆向工程曲面特征

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基于曲面和实体特征的混合逆向建模方法研究

组合机床与自动化加工技术 2016年第4期 9-11,15页

作者：蔡闯成思源蔡敏杨雪荣张湘伟广东工业大学机电工程学院广州510006

当前,逆向工程中以还原原始设计意图和面向再设计为主要目的逆向建模方法是研究的热点方向。通过对基于曲面和基于实体特征的逆向建模方法进行分析和研究,提出一种基于曲面和实体特征的混合逆向建模方法,并阐述了这种混合逆向建模方法... 详细信息

当前,逆向工程中以还原原始设计意图和面向再设计为主要目的逆向建模方法是研究的热点方向。通过对基于曲面和基于实体特征的逆向建模方法进行分析和研究,提出一种基于曲面和实体特征的混合逆向建模方法,并阐述了这种混合逆向建模方法的建模流程和应用领域。以逆向建模软件Geomagic Studio和Geomagic Design Direct为平台,通过典型实例验证了这种混合逆向建模方法的可行性和优势所在,为基于逆向工程的复杂几何模型的重构和再设计提供了一种有效的解决方法。

关键词：曲面特征实体特征混合建模逆向工程

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基于特征的反求工程技术研究

计算机集成制造系统 2006年第1期12卷 32-37页

作者：刘云峰柯映林王秋成胡晓冬彭伟浙江工业大学机电工程学院浙江杭州310014 浙江大学机械与能源工程学院浙江杭州310027

为了进一步推动特征技术在反求工程中的应用,支持产品的创新设计,系统地研究了对基于特征的反求工程技术;分析和总结了基于特征的反求工程技术的概念和发展方向;提出了基于曲面特征和基于截面特征的2种建模策略,并分析了它们在基于特征... 详细信息

为了进一步推动特征技术在反求工程中的应用,支持产品的创新设计,系统地研究了对基于特征的反求工程技术;分析和总结了基于特征的反求工程技术的概念和发展方向;提出了基于曲面特征和基于截面特征的2种建模策略,并分析了它们在基于特征的反求工程建模中的关系。通过叶片的重建实例表明,在基于特征的反求工程中,综合运用2种建模策略,可以高效率地重建出满足精度要求的、高质量的参数化计算机辅助设计模型。

关键词：反求工程曲面特征截面特征建模策略

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铝合金板材脉冲电磁力调形研究

稀有金属材料与工程 2017年第12期46卷 3721-3727页

作者：龙安林王文平方春平吴向东万敏北京航空航天大学北京100191

为促进铝合金板材在脉冲电磁力作用下调形方法的工艺化,研制了调形设备,满足了规格小于等于1500mm×800 mm×6 mm的试件调形要求。基于此设备,研究了电磁力调形道次对2198-T3铝合金试件形貌和曲率半径的影响。采用平面螺旋电磁线圈对试... 详细信息

为促进铝合金板材在脉冲电磁力作用下调形方法的工艺化,研制了调形设备,满足了规格小于等于1500mm×800 mm×6 mm的试件调形要求。基于此设备,研究了电磁力调形道次对2198-T3铝合金试件形貌和曲率半径的影响。采用平面螺旋电磁线圈对试件进行不同道次的调形试验,结果显示原始平直状态的试件经过调形后呈现出双曲率的曲面特征。随着调形道次的增加,试件曲率半径减小,弯曲变形量增大,其变形量随调形道次的增加而趋于饱和。

关键词：铝合金板材脉冲电磁力调形道次曲面特征