基于手绘草图特征识别的机械零件3D建模

针对机械零件结构中包含圆孔棱边等特点,提出一种基于特征识别的零件3D建模方法。首先将手绘草图规整化为直线圆弧等组成的矢量图,然后采用特征点/线条检索及图元匹配识别圆孔和圆角,通过特征点检索及区块判别识别圆柱等形状特征。对于识别过程中出现的孤立线及隐藏线,定义形状修补规则,判断是否为棱柱型实体。最后根据识别出的信息生成各局部三维模型,并在全局坐标系下组合得到整体零件模型。实验表明,该方法能从手绘草图中识别生成包含加强筋等几何特征的机械零件模型,实现二维草图到三维模型的自动转换。

3D建模及打印技术在多参数呼吸训练装置研发中的应用研究

目的研究3D建模及打印技术在医疗器械专利产品化过程中的应用,并对其优点和局限性进行探讨。方法以多参数呼吸训练装置样机研发为例,针对研发中需要的非标零部件,利用3D建模技术设计其3D模型,并通过3D打印机进行打印制作。分析打印实物尺寸偏差,对打印的非标零部件进行强度测试,对组装完成样机进行密闭性测试及性能测试。结果利用3D建模及打印技术,以低开发成本和较短的研发周期完成了18件非标零部件的设计及制作。打印的非标零部件精度较高,可满足组装要求;经过检测,打印的非标零部件强度及组装完成的实物样机密闭性均符合安全使用需求,样机运行平稳且软件功能均可实现。结论3D建模及打印技术能够有效降低专利转化原理样机制作的研发费用,缩短研发周期,但在打印时间、质量等方面有待进一步改进。

熨烫处理对3D打印成型件表面特性的影响

为了有效提高3D打印成型件的表面质量和美观度,通过熔融沉积成型(FDM)3D打印机挤出头对成型件表面进行熨烫处理,采用表面粗糙度测试、光泽度测试、颜色属性测试评价了熨烫处理对FDM成型件表面特性的影响。粗糙度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz平均值分别降低了46.18%和37.36%;光泽度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件在20°,60°,85°入射角下的光泽度平均值分别提高了45.65%,31.63%,20.34%;颜色属性测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的色相H平均值基本保持不变,明度L*、彩度C*平均值分别增大了7.25%和6.14%。对比工业显微镜拍摄的细节放大图可见,与熨烫处理前较粗的表面纹理相比,熨烫处理后FDM成型件的表面纹理更加细密,质感更显光滑,其表面的凸起物得到有效去除,“缺陷”基本消失,光泽度有所提升,颜色显得更加明亮、鲜艳。因此,熨烫处理可以有效改善FDM成型件的表面特性,具有较高的应用推广价值。

机械零件3D网格模型的特征线提取

特征线是三维网格模型的重要特性,对网格简化、特征识别等具有重要的意义。针对机械零件3D网格模型,提出了一种特征线提取方法。首先,基于二面角阈值进行模型特征边的提取,设定模型二面角阈值,如果模型相邻三角面公共边的二面角大于阈值,则将该公共边设定为模型特征边。随后,删除偶然越过阈值的冗余特征边,并且对提取出的散乱特征边进行相应排序处理,使其成为首尾相连的封闭链环,从而获得模型的封闭特征线。最后,采用机械零件3D网格模型实例验证了该算法的可行性与准确性。

3D Studio MAX在机械设计CAI课件制作中的应用

在机械设计CAI课件制作中,三维模型及动画是主要的内容之一。论述了应用3DStudioMAX制作三维模型及动画的方法,并介绍了3DStudioMax中的放样变形命令在制作齿轮模型、层次及正反向运动关系在建立运动机构模型中的应用技巧。

3D打印矿山“标准零件”实体模型构建及应用研究

利用3D打印技术构建矿山实体模型对指导采矿教学和矿山生产具有重要意义。针对采矿工程的复杂性和桌面3D打印机的容量限制,提出构建矿山模型"标准零件"的新思路,即将矿山中的井巷、底部结构、硐室等要素进行分类,按照特定的规则设计相应的"标准零件"和连接件,通过3D打印技术打印成实体,组装成任意矿山模型。该方法实现了采矿模型从虚拟三维到现实三维的转变,并具有通用性、可重复性和易组装性等特点。研究成果应用到教学当中不仅能克服传统教学模式的缺点,更能提高学生的学习热情和创新意识,而将矿山数据信息集成到3D打印实体模型中,可以为矿山安全生产决策提供依据与手段。

基于CATIA的失效铸造零部件的Solize 3D建模及逆向设计

通过三维激光扫描仪获取失效零件点云数据后,本文提出了基于CATIA的失效铸造零部件的Solize 3D建模及逆向设计框架。文章结合三维设计软件CATIA V5对采集数据进行逆向设计获取数字模型,在没有该失效零件数模的情况下,对该零件进行了再制造,通过砂型3D打印技术复制还原失效零件。利用本文给出的框架对部件及部件模具进行了逆向设计及再制造,并通过砂型3D打印技术降低了生产成本,提高了制造效率。

基于3D打印与SPN的飞机备件供应流程建模

将3D打印技术引入飞机备件供应保障,对其可行性进行分析,构建备件供应流程;由于供应过程中各阶段时间的不确定性,在引入3D打印技术前后均采用随机Petri网(Stochastic Petri Net,SPN)建立模型,并采用关联矩阵与状态方程法对模型的有效性进行分析;经分析,建立的模型是合理的。

机械零件3D网格模型的特征识别研究

为寻求与模型参数化紧密结合的特征识别方法,针对机械零件3D网格模型,提出了一种基于特征线的特征识别方法。通过二面角阈值的方式提取封闭特征线,计算每两条特征线的夹角并判断特征线形状;对特征线的凹凸性和每两条特征线的叉积进行计算,确定特征线性质:面特性、内外环;对模型进行区域分割处理,计算顶点曲率,判断区域的类型。依据特征线信息与机械零件特征的属性,识别出基本体和机械零件常见特征,如:孔特征、槽特征。通过实例验证了该特征识别方法的可行性,且该方法与模型参数化紧密结合起来,为实现机械零件自动特征识别和模型参数化提供一定的参考。

基于3D打印技术的微小机械零件三维建模方法

为提高零件制作精度,减少制作成本,针对微小机械零件,基于3D打印技术设计了一种三维建模方法。基于最小准则方法提取特征区域,并对特征点规范化处理,分别获得3D打印技术中凹凸区域特征;建立骨架树,并计算骨架形状特征的相似度;通过匹配特征点,获得3D打印三角面片,对每个三角面片内部顶点按照坐标排序,在计算偏置点后建立微小机械零件模型。实验结果表明,该模型精度较高,获得的零件位置与实际位置相差不超过1 mm,并且零件实际的制作成本与标准成本相差较小。

基于UG NX的型腔零件3D建模与NC加工

主要论述了型腔零件的三维设计与数控仿真加工,利用UG NX的M ode ling模块实现了零件的三维设计,利用M anu facturing模块实现了零件的数控仿真加工并生成了NC仿真程序,很好地利用了UG NX软件CAD/CAM功能集成的特点,在对零件实际加工前进行加工仿真,提前发现干涉和过切问题并及时进行调整,提高了效率,降低了次品率。

基于图像逆投影和3D部件混合模型的目标检测

基于图像/视频检测场景中的目标对象,总要涉及如何应对由成像透视造成的几何和尺度形变,以及运动形式变化等问题,使得在2D图像空间设计算法变得尤为复杂,尤其是针对目标遮挡和粘连问题,一直不能得到很好解决。为此,借助逆投影变换,提出一种在逆投影图中结合多部件混合模型的目标检测方法。首先在3D空间中构建与目标局部表面相贴合的逆投影面或阵列;然后,通过逆投影变换重构目标局部表面的特征数据,得到相应的逆投影图;接下来,提取部件样本在逆投影图中的HOG特征构建特征字典;并通过在字典上的稀疏逼近实现局部部件的检测。最后,利用部件检测结果,构建3D模型,并对质心聚类,完成最终的目标识别。实验表明,基于图像逆投影和3D部件混合模型检测图像/视频中的目标,不仅可以降低算法的复杂度,还可以从本质上有效解决目标遮挡和粘连,使检测精度和速度都远超于在2D图像空间设计的算法。

机械零部件3D视图优化表达探究

根据表达零部件结构、形状、尺寸及加工、装配等技术的要求,分析了计算机三维实体造型生成3D视图、3D爆炸图等原理,探究了计算机三维模型生成3D视图的优化表达方案。

基于3D打印的船舶零件高精度设计方法

为保证船舶零件的契合程度和零件的制造质量,提出基于3D打印的船舶零件高精度设计方法。该方法采用激光扫描仪获取船舶零件的实体点云数据,采用模型特征策略,精简处理获取的船舶零件点云数据;依据该数据,利用扫描实体的表达方式重构船舶零件几何模型;在遵守3D打印约束的前提下,采用熔融沉积成型的3D打印技术打印船舶零件,并基于速度正交分解算法,优化3D打印喷头的扫描路径,提升打印精度,保证零件的高精度设计。测试结果显示:该方法具有良好的点云数据的精简处理效果,表面积变化率均在3%以内;打印的误差结果最大值为-0.022 mm,打印喷嘴在x,y,z三个方向上的误差0.24 mm以下,能够保证船舶零件的高精度设计。

齿轮系列零件由建模到3D打印的任务导向教学模式探索

应用3D打印技术,进行齿轮系列零件由建模到3D打印的任务导向教学,指导学生使用SolidWorks设计软件和热塑挤压3D打印机完成齿轮系列零件的建模、打印、装配、验证等任务导向训练,并推广应用到其他机构设计模块中,达到“教、学、做”一体化教学效果,提高学生机械原理知识的实践应用能力、设计创新能力。

基于SolidWorks的典型零件三维建模方法研究

以轴套类、盘盖类、叉架类和箱体类零件为研究对象,分析了各类零件的形状、结构和特点,并结合实例,详细论述了SolidWorks中各类典型零件的三维建模方法和技巧,从而提高产品设计效率,缩短开发周期,提升企业的竞争力。

“飞机构造”实践教学改革探索

飞机结构及零部件特征决定了“飞机构造”这门飞行器制造工程专业基础课具有很强的理论性和工程技术性,教学过程中需要完善的实践教学资源做支撑。针对“飞机构造”实践教学过程中存在的问题,从教师自身素养、实践教学方法和资源等方面对“飞机构造”实践教学进行了改革探索。利用面向对象技术,基于Visual C#和ACCESS数据库平台,开发了飞机零部件三维数字化模型管理系统,实现了飞机零部件的浏览、增加、删除、修改和查找等操作功能,建立了数字航空馆。该系统在“飞机构造”课堂中得到了成功的应用,提高了学生对飞机零部件的感性认识,激起了学生探索飞机结构的好奇心,显著提升了教学效果。

基于二维策划的工艺件自动化建模

为提高智能化设计水平,节省成本,提高效率,提升企业的竞争力,提出一种基于二维策划的工艺件自动化建模方法。该方法基于船舶设计系统的功能特点,通过将标准化的工艺设计原则转化为程序中的逻辑约束,保证建模过程中参数及逻辑关系一一对应的准确性。通过研究二维工艺数据自动抽取技术,快速提取并转化数据格式,达到中间信息批量处理的效果。此外,开发一种功能模块,可通过提取基点坐标实现批量生成工艺件三维模型的功能。研究成果可为工艺件自动化建模提供一定参考。

基于骨架树的机械零件三维模型检索方法

提出了一种基于骨架树进行机械零件三维模型检索的方法。检索分为两个阶段。第一阶段首先提取机械零件三维模型骨架,然后将骨架转换成骨架树并用邻接矩阵来描述骨架树的拓扑结构特征,通过比较邻接矩阵特征值之和迅速完成零件拓扑结构匹配,实现零件的初步筛选。将大量与待匹配模型拓扑结构差异较大的模型过滤掉,极大地减少了第二阶段的匹配计算量。第二阶段首先寻找匹配的骨架子树,其次在匹配子树的基础上搜索骨架枝匹配对,进而采用空间离散曲线的曲率和弗朗内特标架进行空间曲线相似性计算,得到整个骨架形状相似度。通过实例验证与试验分析,该方法快速有效,具有较高的准确性和良好的鲁棒性。

面向工程重用的三维零件库服务系统

针对企业内三维零件模型及其相关资源重用面临的问题,研究了面向工程重用的三维零件库服务系统框架及关键技术。提出了包含零件表示与存储、模型组织、用户接口、用户服务的系统结构。该系统利用元数据、特征向量、特征关系图、工程语义特征来表示模型内容。为提高零件模型匹配和检索的效率,利用特征向量,采用SOM和K-means组合算法进行模型聚类。在此基础上,提出了集成特征向量和特征关系图的两阶段相似度检索算法。最后,给出了一个冲压件库服务系统的应用实例。