基于CATIA V5的逆向曲面构建技术研究

摘要

对于飞机、汽车、家用电器等具有复杂外型曲面的产品，用传统的正向设计方法难以进行造型设计，这时需要采用逆向的设计方法来实现。在产品逆向工程中曲面重构技术是现代逆向工程中的难点，尤其在航空制造业领域，具有复杂曲面的零件和产品较多，并且航空产品对于曲面品质都有很高的要求，这一技术的研究和应用对缩短新机研制周期和进行飞机产品的数字化设计具有重要意义。本文结合工程实践对曲面重构技术进行了探讨和研究，并应用CATIA V5(computer aided three dimentional interactive application)对航空发动机叶片进行了计算机辅助逆向产品设计。本文进行的曲面重构技术的研究全部基于CATIA V5，所做的主要研究工作如下:
　　1.曲线/曲面的数学模型在曲面构建过程中对曲面质量的影响。
　　2.曲面重构及光顺方法。着重研究了以“特征线”为中心进行完整连续的曲面重构的方法。
　　3.曲面构建过程中几个常见问题的分析，并给出解决办法。
　　4.结合工程实践，给出曲面重构在逆向工程应用中的合理步骤和建模原则。
　　结合以上曲面重构技术的研究结果，对航空发动机叶片进行逆向设计，得到完整精确的CAD模型。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 逆向工程的基本思想

1．2 逆向工程的应用领域

1．3 逆向工程技术的发展现状及研究重点

1．3．1 逆向工程技术研究目前的发展现状

1．3．2 逆向工程技术的研究重点

1．4 本论文研究的目的和意义

1．5 本论文的主要研究内容

2 点云数据的测量及预处理

2．1 数据测量的方法

2．2 点云数据的预处理步骤

3 曲线／曲面的数学模型

3．1 曲线／曲面的数学模型

3．2 曲面类型对曲面质量的影响分析

4 曲面重构与光顺

4．1 曲面拟合的算法

4．2 曲面重构的方法

4．2．1 以特征线为中心的曲面重构

4．2．2 曲面的拼接

4．3 曲面重构建模的步骤与原则

4．3．1 曲面构建前的准备工作

4．3．2 曲面构建的一般原则

4．4 曲面的光顺方法分析与优化

4．4．1 曲线段的连续性定义

4．4．2 曲面光顺的方法

4．4．3 曲面光顾品质的分析方法

5 曲面重构的常见问题分析

5．1 曲面褶皱的消除

5．2 曲面片问棱线扭曲

5．3 三角曲面的处理

5．4 过渡面单方向网格线分布不均匀

5．5 镜像曲面过渡不理想

6 基于CATIA V5的发动机叶片逆向设计

6．1 CATIA简介

6．2 模型分析及建模方案制定

6．3 榫头拉伸面重构

6．3．1 点云分割

6．3．2 平面提取

6．3．3 截面线数据提取

6．3．4 截面线数据预处理

6．3．5 截面线约束优化

6．3．6 拉伸面生成

6．3．7 榫头顶部拉伸

6．4 叶身蒙皮曲面重构

6．4．1 构建切片基准平面

6．4．2 叶身点云切片

6．4．3 叶身曲线优化

6．4．4 叶身曲面重构

6．5 曲面模型精度及光顺分析

6．6 实体建模

7 结论

致谢

参考文献