面向產(chǎn)品快速開發(fā)的集成逆向工程若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文針對STL模型的快速建模、模型綜合優(yōu)化及重構(gòu)模型的再設(shè)計等集成逆向工程中的主要關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。主要研究工作及成果歸納如下： (1)針對產(chǎn)品快速開發(fā)的需求，建立了集成逆向工程系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。全面、系統(tǒng)地總結(jié)和分析了集成逆向工程系統(tǒng)各環(huán)節(jié)上的現(xiàn)有方法和技術(shù)難點，內(nèi)容貫穿了從數(shù)據(jù)獲取到產(chǎn)品制造的整個過程，促進了集成逆向工程系統(tǒng)中目前仍需要解決的問題和待完善的技術(shù)研究，為本文研究方向的確定奠定了基礎(chǔ)。提出了針對離散數(shù)據(jù)，采用

2、模仿式的創(chuàng)新設(shè)計方式和基于STL模型的RE/RP系統(tǒng)直接集成的方法，推進和豐富了產(chǎn)品快速開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究。 (2)針對離散數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)組織形式，開發(fā)了基于離散數(shù)據(jù)的STL模型的快速建模的算法。從算法的時間效率性，適應(yīng)性和處理對象的復(fù)雜性等角度出發(fā)，采用將3D離散數(shù)據(jù)投影到某一平面的方法，把一個3D三角劃分問題轉(zhuǎn)化成平面上不規(guī)則點的三角劃分問題，并使用凸殼來減少計算時間，在三角網(wǎng)格的劃分過程中同時實現(xiàn)最小權(quán)優(yōu)化，從而避免了三角網(wǎng)

3、格完全生成后再進行優(yōu)化和調(diào)整的反復(fù)過程，提高了時間效率性，降低了算法的復(fù)雜性。該算法能夠有效地處理各種不同類型曲面的離散數(shù)據(jù)，且實現(xiàn)過程簡單，彌補了現(xiàn)有商業(yè)CAD的不足，使得算法具有很強的適應(yīng)性，為基于STL模型的模仿式創(chuàng)新設(shè)計提供了及時有效的技術(shù)支持，是產(chǎn)品快速開發(fā)中模型創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 (3)針對環(huán)域網(wǎng)格劃分的特點，提出了STL模型綜合優(yōu)化的概念，并研究了其算法實現(xiàn)。在將傳統(tǒng)的最小角最大化和最小權(quán)這兩種優(yōu)化方法相結(jié)合，進

4、行全局初始優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提出增加頂點刪除法這種綜合改良方法。通過增加合適的網(wǎng)格頂點，刪除退化的幾何要素，生成新的幾何要素，并對網(wǎng)格中拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生改變的相應(yīng)幾何要素進行實時地更新，更為主動地優(yōu)化三角形形狀。解決了優(yōu)化過程中出現(xiàn)的退化現(xiàn)象和局域狹長三角形比較集中現(xiàn)象，并將網(wǎng)格局部細(xì)分算法引入到了三角形網(wǎng)格優(yōu)化中，實現(xiàn)了同時控制三角形個體形狀優(yōu)化和三角網(wǎng)格群體空間優(yōu)化的方法，改善了空間形面的光順性，提高了STL模型的建模質(zhì)量。 (4)

5、模仿式創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)充分重視重構(gòu)模型的后續(xù)再設(shè)計能力，本文通過對STL模型的編輯、分割、拼合等再設(shè)計手段實現(xiàn)了基于STL模型再設(shè)計的模型創(chuàng)新設(shè)計。解決了目前對原型進行再設(shè)計主要依賴于對其CAD模型進行設(shè)計更改，再將更改后的CAD模型轉(zhuǎn)換為STL模型的技術(shù)瓶頸問題，降低了軟件成本。該算法能夠快速有效地將已有的優(yōu)良模型有機結(jié)合，生成新的滿足產(chǎn)品快速開發(fā)需求的產(chǎn)品STL模型，為解決集成逆向工程技術(shù)中的三維模型重構(gòu)及創(chuàng)新設(shè)計指出了新的思路，拓寬了集