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基于CATIA的汽车虚拟造型逆向建模研究
作 者: 易红州
导 师: 朱东华
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 车辆工程
关键词: 逆向工程 车身造型 数据交换 虚拟点云 拟合
分类号: TP391.72
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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引 用: 1次
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内容摘要
在传统汽车造型设计中,人们首先手绘出作品,然后制作油泥模型,评审通过再进入基于油泥模型的实物逆向阶段。基于油泥模型的车身造型设计,一是需要额外的专业油泥模型制作人员,模型制作时间长,而且修改麻烦;二是对定型的油泥模型进行三坐标测量需要使用昂贵的测量设备,成本高,对测量得到的点云数据还需要经过对齐、剔除坏点、滤波等烦琐的前期处理,数据处理量大,容易放大累积误差。本文在避开对油泥模型的三坐标测量环节的情况下,通过STL文件提取了计算机辅助造型软件设计的一款城市SUV车型的车身虚拟点云,并结合线框模型完成了车身曲面的逆向重建。文中采用的软件平台主要为Rhino和CATIAV5,其曲面建模都是基于NURBS方法的。本文在介绍曲线曲面理论的基础上,分析了NURBS方法在CATIAV5中的应用。由于涉及到不同的软件平台,需要进行不同软件之间的数据交换,在对具有可行性的三种数据交换方案进行分析后,选定了中间格式作为本文前期数据交换的方式,并以IGES和STEP两种数据格式对本文的模型做了详细的对比测试,选定最佳方案完成了数据交换。为了得到车身模型的虚拟点云,研究了从STL文件中提取合适的点云的方法。在CATIAV5中,对虚拟点云进行了预处理,包括数据精简、边界修正、三角铺面以及网格优化。基于优化后的网格,利用曲线与曲面的拟合原理完成了车身主曲面的拟合,并将统计学原理引入到曲面拟合的精度评价中,保证了重建后的模型对原始模型的仿形精度。最后运用桥接与填充相结合的手段进行了车身主曲面的拼接,完成了整个车身模型的重建。研究表明,省略油泥模型制作及实物逆向阶段,对车身虚拟造型进行软件逆向重建是可行的。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第1章 绪论 7-13 1.1 课题研究的背景和意义 7-8 1.2 相关技术的国内外研究现状 8-11 1.2.1 逆向理论的国内外研究现状 8-10 1.2.2 模型重建技术的国内外研究现状 10-11 1.3 本课题主要研究内容 11-13 第2章 CAGD及其在CATIAV5 中的应用 13-25 2.1 CAGD概述 13 2.2 CAGD曲线与曲面理论 13-18 2.2.1 曲线与曲面的数学表达 13-15 2.2.2 曲线曲面的矢量曲率以及连续性 15-18 2.3 曲线曲面理论在CATIAV5 中的应用 18-24 2.3.1 曲线曲面的NURBS方法 18-19 2.3.2 权因子对NURBS曲线曲面形状的影响 19-22 2.3.3 NURBS在CATIAV5 中的应用 22-24 2.4 本章小结 24-25 第3章 数据交换 25-35 3.1 常用的CAD数据交换标准与格式 25-29 3.1.1 DXF格式 25-26 3.1.2 ACIS与Parisolid 26 3.1.3 STL格式 26 3.1.4 IGES标准 26-27 3.1.5 VDA-FS标准 27-28 3.1.6 STEP标准 28-29 3.2 数据交换测试 29-34 3.2.1 曲面模型的数据交换测试 29-32 3.2.2 曲线模型的数据交换测试 32-34 3.3 本章小结 34-35 第4章 重建方案选择与数据预处理 35-47 4.1 重建方案探讨 35-38 4.2 数据预处理 38-46 4.2.1 坐标变换 38-39 4.2.2 STL模型输出 39-41 4.2.3 虚拟点云过滤 41-44 4.2.4 虚拟点云网格化与网格面优化 44-46 4.3 本章小结 46-47 第5章 模型重建 47-64 5.1 点云分割 47-48 5.2 曲线重建 48-55 5.2.1 曲线重建原理 48-51 5.2.2 曲线的整体拟合 51-53 5.2.3 曲线分段拟合 53-54 5.2.4 曲线光顺处理 54-55 5.3 曲面重建 55-62 5.3.1 曲面拟合原理 55-56 5.3.2 曲面拟合参数分析 56-58 5.3.3 曲面拟合精度分析 58-59 5.3.4 车身主曲面拟合 59-61 5.3.5 车身曲面拼接 61-62 5.4 快速成型制造 62-63 5.5 本章小结 63-64 结论 64-65 参考文献 65-69 攻读学位期间发表的学术论文 69-71 致谢 71
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 机器辅助技术 > 机器辅助设计(CAD)、辅助制图
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