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试议预处理基于坐标测量风机叶片三维模型重构技术与数控加工仿真

收藏本文 2024-03-29 点赞:11668 浏览:39928 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:叶片作为矿用通风机的关键零部件,其设计是保证风机高效生产的重要前提;逆向工程是一种效率高、成本低的新型设计方式。本论文基于逆向工程技术,通过点云数据测量、点云数据预处理、曲面重构等技术,实现了风机叶片的逆向重构。在此基础上,进行了实体模型生成及其数控加工仿真,这为风机叶片的高效设计和生产奠定了基础,具有一定的论述价值和实际作用。本论文主要探讨工作如下:(1)通过对叶片曲面表面特点的浅析,规划测量路径,运用三坐标测量机对叶片叶身曲面进行了坐标采集,获取了风机叶片曲面表面点云数据,这是对后续工作的保障。(2)系统的介绍了测量数据的预处理技术,包括测量数据的冗余点去除、数据滤波、数据精简、数据插补等。通过弦高--偏差角度相结合的算法对每截面平面内的点云数据进行精简。(3)对于风机叶片截面上的点云数据,提出了给定误差下的最小二乘非均匀B样条拟合,再进行二次采样精简点云数据的策略。(4)深入浅析了非均匀有理B样条曲面重构的策略,在介绍了曲线曲面拟合策略以及非均匀B样条和NURBS曲线曲面数学知识的前提下,对数据预处理后的截面坐标数据进行二次采样,得到u方向曲线型值点,再用累计弦长法构造非均匀节点矢量。运用该节点矢量构造非均匀B样条基,以此建立制约顶点反算方程组,然后将u向型值点做为v向制约点,反算出曲面的制约点,再根据非均匀有理B样条的计算公式,得到了风机叶片曲面的三维模型,为实物造型奠定了基础,提出的算法能满足重构的要求。(5)提取拟合后曲面上的点云数据并导入UG软件中的Imageware模块进行曲面生成,然后在UG中生成实体模型,最后探讨了该风机叶片的数控加工策略,得到了可用于机床生产的数控加工代码。关键词:逆向工程论文三坐标测量论文数据预处理论文曲面重构论文NURBS论文数控加工论文

    摘要4-5

    Abstract5-9

    第一章 绪论9-19

    1.1 引言9-10

    1.2 逆向工程的运用10-11

    1.3 逆向工程技术的探讨近况11-16

    1.3.1 测量设备及软件12-13

    1.3.2 测量路径规划13

    1.3.3 数据预处理13-14

    1.3.4 曲面重建14-15

    1.3.5 复杂曲面的数控加工方面15-16

    1.4 本论文的主要工作16-19

    第二章 风机叶片表面数据获取19-29

    2.1 引言19

    2.2 复杂曲面数据获取策略19-22

    2.2.1 接触式测量策略20

    2.2.2 非接触式测量策略20

    2.2.3 接触与非接触策略比较及其选择20-22

    2.3 三坐标测量机介绍22-24

    2.3.1 三坐标测量机的组成22-23

    2.3.2 本课题数据获取的三坐标测量机介绍23-24

    2.4 风机叶片坐标测量实验案例24-27

    2.4.1 叶片相关定义24-25

    2.4.2 测量路径规划25-26

    2.4.3 三坐标测量仪的利用步骤26-27

    2.5 小结27-29

    第三章 风机叶片数据处理技术29-39

    3.1 引言29

    3.2 点云异常点处理29-30

    3.3 数据插补30

    3.4 数据滤波30-33

    3.4.1 高斯滤波31-32

    3.4.2 平均值滤波32-33

    3.4.3 中值滤波33

    3.5 数据精简33-34

    3.6 风机叶片数据预处理34-35

    3.7 测头半径补偿35-38

    3.7.1 三坐标测量机测头半径补偿原理35-36

    3.7.2 测头半径补偿算法36-38

    3.8 小结38-39

    第四章 基于非均匀有理 B 样条的曲面重构技术39-63

    4.1 引言39

    4.2 B 样条基函数39-40

    4.2.1 B 样条基的递推定义39-40

    4.2.2 B 样条基的性质40

    4.3 B 样条曲线40-42

    4.3.1 B 样条曲线的定义40

    4.3.2 B 样条曲线的性质40-41

    4.3.3 三次均匀 B 样条曲线41-42

    4.3.4 非均匀 B 样条曲线42

    4.4 B 样条曲线的反算42-49

    4.4.1 非均匀 B 样条节点矢量的确定43-44

    4.4.2 制约顶点反算策略44-49

    4.5 NURBS 曲线定义49-53

    4.5.1 NURBS 曲线数学表示形式49-52

    4.5.2 三种表示方式比较52

    4.5.3 权因子的影响52-53

    4.6 NURBS 曲面的数学模型53-54

    4.7 基于 NURBS 曲面的风机叶片重构54-62

    4.7.1 测量数据的二次采样54-59

    4.7.2 叶片 NURBS 曲面生成59-62

    4.8 小结62-63

    第五章 风机叶片的数控加工仿真63-75

    5.1 引言63

    5.2 数控加工技术介绍63-65

    5.3 风机叶片实体模型生成65-66

    5.4 风机叶片的数控加工程序编制66-73

    5.4.1 风机叶片的数控粗加工66-70

    5.4.2 风机叶片的数控精加工70-73

    5.4.3 后处理73

    5.5 小结73-75

    第六章 结论75-77

    6.1 本论文主要工作与成果75

    6.2 后续工作及展望75-77

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