利用二维工程图重建三维实体模型

生产技术与经验交流

铸造技术 07/2011

皮带张紧装置设计在机尾,采用螺旋张紧装置即可满足输送带要求。此外,在机架上每个适当位置设置一对调偏立辊,机架下部设置下平行托辊,以防皮带过度下垂,机头处还设计有进料砂斗,机尾处有出料砂斗,出料斗直接连接斗式提升机,由提升机把造型工序所需要的砂子提升到储存砂斗上。改造后整个砂处理工艺流程如图1所示。

图1 旧砂处理工艺流程

5 结语

(1)此改造设计方案简便可行,资金投入少,冷却效率高,为旧砂再生、企业可持续发展创造了有利

条件。

(2)旧砂处理工序大大简化,可缩减操作人员,为企业实现减员提效、人员优化创造有利条件。

参考文献

[1] 秦文强.消失模铸造新工艺新技术与生产应用实例[M ].

北京:北方工业出版社,2007.

[2] 张尊敬,汪鲠.DT (A )型带式输送机设计手册[M ].北

京:冶金工业出版社,2003.

[3] 成大先.机械设计手册[M ].北京:化学工业出版社,

1999.

收稿日期:2011 01 25; 修订日期:2011 02 20

作者简介:梁玉星(1971 ),广西武鸣县人,工程师.主要从事机械设计

工作.

Email:lian gyu xing001@

利用二维工程图重建三维实体模型

杨晓龙1,晁晓菲2

(1.西安航空技术高等专科学校机械工程系,陕西西安710077;2.西北农林科技大学信息工程学院,陕西杨凌

712100)

3D Solid Models Reconstruction with 2D Engineering Drawings

Y ANG Xiao long 1

,CHAO Xiao fei

2

(1.Faculty of Mechanical Engineering,Xi an Aerotechnical College ,Xi an 710077,China;2.C ollege of Infor mation Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,C hina)

中图分类号:T P391.7 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2011)07 1034 03

为了适应大规模的机械化生成,以平面图来表达

三维实体为设计思想,二维工程图在指导生产、装配和技术交流等方面起到了举足轻重的作用。目前,随着计算机技术的飞速发展,现代设计越来越注重三维实体造型的应用,因为通过三维造型可以分析产品的动态特性、直观地表达设计效果和构造动画模型等[1]。

由此可知,三维实体模型要比二维工程图容易理

解,且效果直观。本文将介绍如何充分利用已有的二维图形信息来辅助建立三维模型,这既能提高三维建模的速度,又不会因采用三维造型技术而抛弃原有二维绘图的宝贵技术资源[2]

。1 三维模型重建的基本原理

图1 三视图的整体与局部都符合三等规律

根据画法几何学的基本理论,空间点在两个不同方向上的正投影可以完全确定点在空间中的位置,即点和线在不同视图中的坐标值应具有对应相等的关

系。对于三视图(亦称正投影工程图),若用F(front)、T(to p)、S(side)分别表示主视图、俯视图和左视图上点的集合,那么主视图中的点f(f F)具有x 、z 坐标,

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用x(f)、z(f)表示;同理俯视图和左视图上的点分别用x(t)、y(t)和y(s)、z(s)表示。那么空间中的某一点在不同视图中的坐标值应满足以下的投影特性:

x(f)=x(t);y(t)=y(s);z(f)=z(s)

(1)

若主视图、俯视图和左视图中的二维点(x (f),z (f))、(x (t),y(t))、(y(s),z(s))满足表达式(1),则它们对应三维空间中的唯一点(x (f)、y (t)、z(s))。因此点在空间中的坐标对应关系就成为三维模型重建的基本出发点

[3]

。所以,若是知道了一个物体的三视图,则

该物体的结构和形状是可以确定的。如图1所示,根据三等规律[4]

,将几个视图联系在一起确定物体结构和形状,是正投影的一个可逆过程,正是这个可逆过程,将物体的结构和形状重新建立出来。2 AutoCAD 下的建模思路

在Auto CAD 中创建三维模型的基本思路,第一步是直接生成基本形体(使用相关命令直接建立长方体、球体、圆柱体等)或生成标准特征体(对平面图形通过拉伸、旋转、放样和扫掠等产生的几何形体);第二步是对第一步所形成的形体进行相关的编辑,使之成为设计所需的结构形状。最常使用的编辑方式就是布尔

操作。

布尔是英国的数学家,在1847年发明了处理二值之间关系的逻辑数学计算法,包括布尔 并 、 交 和 差 等三种运算。对于图形处理操作,引用这种逻辑运算方法可以使简单的基本形体组合产生新的形体。其中 并 与 差 两种运算容易理解,最不易理解但功能又十分强大的运算就是 交 运算[5]。 交 运算是指得到2个或2个以上实体的公共部分,而每个实体非公共的部分都被删除,该运算过程表示为:

A B

(2)

或

A B C

(3)

本文所处理的二维工程图是主视图、俯视图和左视图,它们是按照正投影得到的视图,因此按照三维重建的基本原理和布尔 交 运算的定义,就可以利用二维工程图快速地重建三维模型。3 实例应用与分析

实例1如图2a 所示,现已知某零件的二维工程图,要求生成相应的三维实体模型。按照上面所述的原理和思路,其建模步骤如下:

图2 某零件工程图重建实体模型的过程

步骤一:构形处理。

所谓构形,就是将各个视图所反映的零件的最大轮廓形状特征提取出来,可供拉伸、旋转或放样、扫掠的平面轮廓图。必须指出,这里的构形并不是完全照抄三视图的图形。例如主视图只需画出其最大边框线,而俯视图和左视图不但画出了最大边框线,而且还

要画个圆,代表通过对象的孔。然后再生成相对应的面域,如图2b 所示的阴影部分。

步骤二:生成标准特征体。

将构形处理后的主、俯、左所对应的面域分别进行拉伸(Extrude),拉伸的距离分别是该零件的最大宽度、最大高度和最大长度,如图2b 所示,从而生成三个

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