车用发动机齿轮泵逆向设计-开题报告
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Pro/ E 是美国参数化技术公司( Parametric Tech2nology Corporation ,简称 PTC)的软 件产品。Pro/ E 具有全参数化和全相关的造型技术和独立的逆向工程模块 ,对扫描数据 在人工干预的情况下 ,运用丰富的曲线、曲面、实体造型功能和方便的编辑功能 ,可将 点云数据拟合成光顺、完美的曲面。接口上 ,Pro/ E 软件具有 igs、 set、 vda 等多种
在飞机、汽车、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中，通常是由复杂的自由 曲面拼接而成，因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述，这些产品 的初始模型是通过对事先制造出的木制或泥制模型来实现数字化产生的。近年来在产 品造型设计中逐渐走向成熟形成逆向设计法。
由于产品造型的逆向设计有起点高、成本低、周期短、易改型、易创新的特性， 自出现以来便受到了现代工业设计师的关注。目前该技术在下面几方面得到了广泛应 用：用于汽车、摩托车等具有较复杂曲面外型产品的修复与改型设计中； 用于设计与 制造个性化的产品，如人体拟合、太空服装设计、假肢设计等； 根据客户样件进行模 具设计时，该项技术可使自动化程度大大提高； 在样件缺少图形文在快速原形件时， 可用逆向设计来生成图形文件；制造中逆向设计可实现原形产品的快速准确建模并进 行重新设计。 4．在 PRO／E 软件中的模型重建 1) 导入测量数据文件 2) 根据数据文件建立轮廓曲线 3) 绘制基准点 4) 曲线重建 5) 曲面重建 基于 Pro/ E 软件的逆向设计方法
3.数据采集 在反求工程中,数据采集是关键的第一步 ,只有获得测量数据 ,才能进行复杂曲面的 反求 ,如建模、误差分析、制造等。根据数字化设备的数据采集方式可分为接触式和 非接触式两类。以三坐标测量机 CoordinateMeasuringMachine,简称 CMM 为代表的接 触式测量方式虽然效率不如非接触式 ,但精度高 ,智能化程度高 ,对被测样件的材 质、色泽、光照条件等没有特殊要求 ,因此应用很广泛。 产品逆向设计的产生与应用
键环节。 数据采集（样件的表面数字化）是进行产品逆向设计的第一步。一般而言，数据
采集可由接触式与非接触式两种来实现。接触式方法由于对物体的表面的颜色和光照 没有要求， 因此物体边界的测量相对精确， 但对软质材料适应差且速度慢；而非接 触式方式 （以激光为媒介的非接触三维表面数据采集法在采集实物模型的表面资料 时， 采集速度快， 可形成 “点云” 资料， 缺点是精度较低而且对样件表面和光照 有较高的要求。
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名 指导教师姓名
系部 职称
汽车与交通工程学 院
教授
从事 专业
专业、班级 汽车工程 是否外聘 □是□否
ห้องสมุดไป่ตู้题目名称
车用发动机齿轮油泵逆向设计
一、课题研究现状、选题目的和意义 1.逆向工程的发展：
逆 向 工 程 ReverseEngineering,RE 是 近 年 在 计 算 机 技 术 、 数 控 测 量 技 术 和 CAD/CAM 技术发展基础上产生的新技术。逆向工程是在没有设计图纸或者设计图纸不完 整以及没有 CAD 模型的情况下,按照现有零件实物、利用各种数字化技术及 CAD 技术 重新构造原型 CAD 模型,然后将此模型用于产品的分析、制造和加工生产的技术 。反 求工程大致可分为数据采集、数处理、曲面重构建模和模型检验修正等个步骤。目前, 随着科技的日新月异和市场全球化,世界范围内的市场竞争越来越激烈,要求在提高产 品的品质和性能的同时缩短产品的生产周期,因此,逆向工程在飞机、汽车、家电等模 具相关行业越来越受到重视。本文介绍了具体的测量实例以及在 Pro/E 三维设计软件 环境中实现产品逆向的过程。 2.逆向创新设计的概念： 设计是一项目标明确、思维创新、难点攻关的脑力劳动。设计与知诅 l 有着很强的关联 性：知识不等同于设计，但在实践过程中，知识在相当大的程度上也被认为是设计。 新技术新设备的出现，以及产品市场的全球化，使得创造性得到了极致的发挥。当今 市场的典型特点是：进入市场更加迅速，对个性分明的新产品需求更加旺盛。面对如 此强烈的市场挑战，涌现出对先进的设计方法学的更多思考，以减少在设计过程中知 识获取的时间，从而促进创新的思维发展。
商用三维 CAD 软件大多基于参数化定义的特征。这些特征方便的表达了设计意图 及设计信息。设计师可以得到高层的形体定义参数，例如半径、长度、角度、厚度等， 以及能指定几何体之间的约束，如强制相等、平行、垂直、共线、同心等。通过改变 这些直观的参数及约束，可以在同一个模型上派生出多个配置，从而获取一个产品系 列。通常，采用特征树的形式来记录设计过程的历史，使得设计过程可以重现。
然而在 RE 软件中，我们生成的是曲面(通常为自由曲面)。自由曲面主要体现在对 尺寸及约束的强烈弱化，而在概念设计中我们正需要自由曲面编辑的灵活性， 无需把 握设计意图或知识。尽管在自由曲面中采用了诸如权重、节点、控制顶剧¨41、控制 曲线等底层形体参数作为调节手段，但这些参数对设计师而言是很不直观的，而且也 很难预估变形后的结果。过去十多年发展了很多提高变形直观性的方法，这也在一定 程度上提升了设计师通过网格或曲面变形来控制形体改变的能力。
产品逆向设计的过程及其关键问题产品的逆向设计是指设计师对产品实物样件表 面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来 重新构造实物的模型（曲面模型重构），并进一步用系统实现分析、再设计、数控编程、 数控加工的 过程。
在逆向设计中数据采集、数据处理、模型重构是产品造型设计逆向设计的三大关
数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、 数据 分块、 数据光顺三角化、 数据优化、 多视拼合、 噪声滤波、 拓扑建立 特征提取等工作。模型重构方案目前主要有三种： 1. B-spline 或 NURBS 曲面为基础的曲面构造法； 2. 以三角 Bezi-er 曲面片为基础的曲面构造法； 3. 以多面体面片为基础的曲面构造法。
在飞机、汽车、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中，通常是由复杂的自由 曲面拼接而成，因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述，这些产品 的初始模型是通过对事先制造出的木制或泥制模型来实现数字化产生的。近年来在产 品造型设计中逐渐走向成熟形成逆向设计法。
由于产品造型的逆向设计有起点高、成本低、周期短、易改型、易创新的特性， 自出现以来便受到了现代工业设计师的关注。目前该技术在下面几方面得到了广泛应 用：用于汽车、摩托车等具有较复杂曲面外型产品的修复与改型设计中； 用于设计与 制造个性化的产品，如人体拟合、太空服装设计、假肢设计等； 根据客户样件进行模 具设计时，该项技术可使自动化程度大大提高； 在样件缺少图形文在快速原形件时， 可用逆向设计来生成图形文件；制造中逆向设计可实现原形产品的快速准确建模并进 行重新设计。 4．在 PRO／E 软件中的模型重建 1) 导入测量数据文件 2) 根据数据文件建立轮廓曲线 3) 绘制基准点 4) 曲线重建 5) 曲面重建 基于 Pro/ E 软件的逆向设计方法
3.数据采集 在反求工程中,数据采集是关键的第一步 ,只有获得测量数据 ,才能进行复杂曲面的 反求 ,如建模、误差分析、制造等。根据数字化设备的数据采集方式可分为接触式和 非接触式两类。以三坐标测量机 CoordinateMeasuringMachine,简称 CMM 为代表的接 触式测量方式虽然效率不如非接触式 ,但精度高 ,智能化程度高 ,对被测样件的材 质、色泽、光照条件等没有特殊要求 ,因此应用很广泛。 产品逆向设计的产生与应用
键环节。 数据采集（样件的表面数字化）是进行产品逆向设计的第一步。一般而言，数据
采集可由接触式与非接触式两种来实现。接触式方法由于对物体的表面的颜色和光照 没有要求， 因此物体边界的测量相对精确， 但对软质材料适应差且速度慢；而非接 触式方式 （以激光为媒介的非接触三维表面数据采集法在采集实物模型的表面资料 时， 采集速度快， 可形成 “点云” 资料， 缺点是精度较低而且对样件表面和光照 有较高的要求。
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名 指导教师姓名
系部 职称
汽车与交通工程学 院
教授
从事 专业
专业、班级 汽车工程 是否外聘 □是□否
ห้องสมุดไป่ตู้题目名称
车用发动机齿轮油泵逆向设计
一、课题研究现状、选题目的和意义 1.逆向工程的发展：
逆 向 工 程 ReverseEngineering,RE 是 近 年 在 计 算 机 技 术 、 数 控 测 量 技 术 和 CAD/CAM 技术发展基础上产生的新技术。逆向工程是在没有设计图纸或者设计图纸不完 整以及没有 CAD 模型的情况下,按照现有零件实物、利用各种数字化技术及 CAD 技术 重新构造原型 CAD 模型,然后将此模型用于产品的分析、制造和加工生产的技术 。反 求工程大致可分为数据采集、数处理、曲面重构建模和模型检验修正等个步骤。目前, 随着科技的日新月异和市场全球化,世界范围内的市场竞争越来越激烈,要求在提高产 品的品质和性能的同时缩短产品的生产周期,因此,逆向工程在飞机、汽车、家电等模 具相关行业越来越受到重视。本文介绍了具体的测量实例以及在 Pro/E 三维设计软件 环境中实现产品逆向的过程。 2.逆向创新设计的概念： 设计是一项目标明确、思维创新、难点攻关的脑力劳动。设计与知诅 l 有着很强的关联 性：知识不等同于设计，但在实践过程中，知识在相当大的程度上也被认为是设计。 新技术新设备的出现，以及产品市场的全球化，使得创造性得到了极致的发挥。当今 市场的典型特点是：进入市场更加迅速，对个性分明的新产品需求更加旺盛。面对如 此强烈的市场挑战，涌现出对先进的设计方法学的更多思考，以减少在设计过程中知 识获取的时间，从而促进创新的思维发展。
商用三维 CAD 软件大多基于参数化定义的特征。这些特征方便的表达了设计意图 及设计信息。设计师可以得到高层的形体定义参数，例如半径、长度、角度、厚度等， 以及能指定几何体之间的约束，如强制相等、平行、垂直、共线、同心等。通过改变 这些直观的参数及约束，可以在同一个模型上派生出多个配置，从而获取一个产品系 列。通常，采用特征树的形式来记录设计过程的历史，使得设计过程可以重现。
然而在 RE 软件中，我们生成的是曲面(通常为自由曲面)。自由曲面主要体现在对 尺寸及约束的强烈弱化，而在概念设计中我们正需要自由曲面编辑的灵活性， 无需把 握设计意图或知识。尽管在自由曲面中采用了诸如权重、节点、控制顶剧¨41、控制 曲线等底层形体参数作为调节手段，但这些参数对设计师而言是很不直观的，而且也 很难预估变形后的结果。过去十多年发展了很多提高变形直观性的方法，这也在一定 程度上提升了设计师通过网格或曲面变形来控制形体改变的能力。
产品逆向设计的过程及其关键问题产品的逆向设计是指设计师对产品实物样件表 面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来 重新构造实物的模型（曲面模型重构），并进一步用系统实现分析、再设计、数控编程、 数控加工的 过程。
在逆向设计中数据采集、数据处理、模型重构是产品造型设计逆向设计的三大关
数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、 数据 分块、 数据光顺三角化、 数据优化、 多视拼合、 噪声滤波、 拓扑建立 特征提取等工作。模型重构方案目前主要有三种： 1. B-spline 或 NURBS 曲面为基础的曲面构造法； 2. 以三角 Bezi-er 曲面片为基础的曲面构造法； 3. 以多面体面片为基础的曲面构造法。