反求工程CAD建模理论、方法和系统PDF电子书下载

前言 1

第1章　反求工程CAD技术 1

1.1　反求工程CAD技术的内涵 1

目录 1

1.2　反求工程CAD技术的应用 3

1 2 1　反求工程CAD建模目的 3

1 2 2　反求工程与新产品开发 3

1 2 3　反求工程CAD技术的主要应用领域 5

1.3　反求工程CAD建模的基本步骤 6

1 3 2　建模方案制定 7

1 3 1　数据获取 7

1 3 3　测量数据预处理 9

1 3 4　特征抽取 9

1.4　反求工程涉及的相关学科 10

1 4 1　反求工程中产品数字化模型表达 10

1 4 2　反求工程CAD系统开发涉及的主要数学方法 12

参考文献 13

第2章　点云数据预处理 16

2.1　点云拓扑关系的建立 16

2.2　点云数据曲率计算 17

2 2 1　给定公差下的点云数据采样 18

2 2 2　基于快速邻域点搜索算法的曲率估算 21

2 2 3　基于4D Shepard曲面的曲率插值算法 22

2 2 4　计算实例 23

2.3　简单多边形方向及点在简单多边形内外的判断 24

2 3 1 简单多边形方向的判断方法 25

2 3 2　点在多边形内外的判断方法 26

2.4　点云切片 28

2 4 3　切片曲线的构造 29

2 4 2　切片厚度的确定 29

2 4 1　平面与点云求交 29

2 4 4　应用举例 30

2.5　基于边界邻接特征的数据分块计算 31

2.6　边界直接抽取 33

2 6 1　网格划分 34

2 6 2　种子边界栅格识别 35

2 6 3　种子边界栅格生长 36

2 6 4　从边界栅格中提取边界点集合 37

参考文献 39

3.1　反求工程中特征的定义、分类与表达 41

第3章　反求工程CAD建模中的特征与约束理论 41

3 1 1　反求工程中特征的定义 42

3 1 2　反求工程中特征的分类与表达 43

3 1 3　不同特征层次之间的映射关系 48

3.2　反求工程中约束的定义、 49

分类与表达 49

3.3　基于特征及约束的反求工程CAD建模 52

参考文献 54

第4章　点云切片及截面特征曲线约束优化 56

4 1 2　卢云切片 58

4.1　截面数据获取 58

4 1 1　CMM扫描数据 58

4.2　截面数据预处理及分段特征识别 59

4 2 1　截平面数据离散曲率估算 59

4 2 2　基于特征点的截平面离散曲线分段 61

4 2 3　基于曲线拟合的特征识别技术 62

4.3　截面特征曲线的拟合模型及约束表达 64

4 3 1　直线、圆弧的最小二乘拟合 64

4 3 2　误差控制下的B样条曲线自适应拟合 65

4 3 3　曲线单元间的约束表达 66

4.4　分段曲线的整体约束优化 68

4 4 1　数学模型建立 68

4 4 2　全局优化模型的求解 68

4.5　全局约束优化误差分析 70

4 5 1　逼近误差分析 70

4 5 2　约束误差分析 71

4.6　截面特征曲线全局约束优化实例分析 72

4 6 1　实例1：直线间的全局约束优化 72

4 6 2　实例2：直线与圆弧间的全局约束优化 73

4 6 3　实例3：直线、圆弧、B样条曲线间的约束优化 75

4 6 4　截面特征曲线全局约束优化的应用实例分析 77

参考文献 78

第5章　二次曲面区域分割与约束重构 80

5.1　二次曲面的参数表达 80

5 1 1　二次曲面模型 81

5 1 2　二次曲面拟合 82

5.2　二次曲面区域分割 88

5 2 1　拟合误差控制下的二次曲面区域分割 88

5 2 2　二次曲面数据区域分割实例 90

5.3　二次曲面约束逼近 91

5 3 1　约束最优化数学模型 92

5 3 2　二次曲面之间约束的数学表达 93

5 3 3　二次曲面约束逼近实例及分析 94

参考文献 98

第6章　过渡曲面特征提取及概率统计分析 99

6.1　过渡曲面特征及其曲率特性分析 99

6 1 1　过渡曲面基本特征 99

6 2 1　数据精简 100

6.2　过渡曲面数据自动分块算法 100

6 1 2　过渡曲面曲率特性 100

6 2 2　曲率比较 101

6.3　过渡曲面特征参数提取 103

6 3 1　圆柱面拟合 103

6 3 2　过渡区域跟踪 104

6.4　过渡曲面特征参数的 105

统计分析 105

6 4 1　统计数学模型 105

6 4 2　等半径／变半径过渡特征参数的准确提取与概率统计分析 108

6 5 1　模拟设计数据 110

6.5　计算实例 110

6 5 2　实际测量数据 111

6 5 3　误差分析 113

参考文献 114

第7　章拉伸、旋转和对称面特征的自动提取 115

7.1　拉伸面特征提取 115

7 1 1　拉伸面的最小主曲率方向 115

7 1 2　方向数据的平均方向及噪声处理 116

7 1 3　初始拉伸方向的确定 118

7 1 4　拉伸方向优化 119

7 1 5　拉伸面计算实例 120

7.2　对称面提取 122

7 2 1　算法原理 123

7 2 2　算法实现步骤 124

7 2 3　对称面的优化计算 126

7 2 4　实例分析 127

7.3　旋转面特征提取 129

7 3 1　旋转面的曲率线 130

7 3 2　主方向高斯映射 131

7 3 3　基于快速聚类分析的数据分离 132

7 3 4　旋转轴获取 136

7 3 5　旋转轴优化 137

7 3 6　旋转轴计算实例 138

7 3 7　轮廓线的获取及旋转面的重构实例 140

参考文献 143

第8章　复杂曲面设计与编辑 145

8.1　散乱数据的自由曲面逼近 145

8 1 1　问题描述 146

8 1 2　B样条曲面逼近 146

8 1 3　误差分析与评价 150

8.2　基于截面特征的蒙皮技术 152

8 2 1　问题描述 153

8 2 2　几何特征相容性 154

8 2 3　曲面蒙皮 156

8 2 4　实例与结论 157

8.3　局部协调设计技术 158

8 3 1　区域构建 159

8 3 2　协调曲面构建 162

8 3 3　实例与结论 164

8.4　基于非均匀B样条小波的曲线、曲面光顺 166

8 4 1　非均匀B样条小波分解 167

8 4 2　非均匀B样条小波分解实现NURBS曲线光顺 169

8 4 3　非均匀B样条小波分解实现NURBS曲面光顺 171

8 4 4　实例与结论 172

参考文献 175

第9章　反求工程CAD建模系统RE-SOFT 179

9.1　RE-SOFT的系统结构 180

9 1 1　系统体系结构 180

9 1 2　系统功能结构 181

9 1 3　系统基本数据结构 182

9 2　RE-SOFT建模策略 183

9 2 1　基于截面特征曲线的建模策略 184

9 2 2　基于曲面特征的建模策略 191

9 2 3　基于两种建模策略的综合应用实例 197

9.3　RE-SOFT应用实例 207

9 3 1　航空领域的应用 207

9 3 2　汽车、摩托车领域的应用 207

9 3 3　组织工程领域的应用 211

9 3 4　艺术品仿制及玩具制造领域的应用 212

参考文献 212