反求设计（精选九篇）
反求设计 篇1
随着中国汽车行业与世界接轨, 很多中国自主研发的汽车车身覆盖件曲面借鉴已经成熟的汽车产品的车身覆盖件曲面。利用反求技术, 对成熟产品的数据进行测量, 得到其设计思想, 并对原有设计进行必要的改进, 就可以完成车身覆盖件曲面的设计。笔者以东风标致408车外形作为研究对象, 介绍基于反求技术的车身覆盖件曲面射精的实现方法。
2 基于反求技术, 对汽车车身覆盖件曲面设计的实现
2.1 实物反求的具体过程
(1) 对象数字化:
指利用相关的测量设备, 根据产品模型测量得到空间拓扑离散点数据, 并将测量结果以文件或数据库的方式存储。
(2) 对象模型的重构:
根据空间拓扑离散点数据反求出产品的三维CAD模型, 并在产品对象分析和插值监测后, 对模型进行逼近调整和优化。
(3) 对象分析:
指将模型和设计表征用于产品的表面分析、有限元分析和工艺分析, 并将分析结果以文件或数据库的方式存储起来, 以被其他模块调用。
(4) 对象加工:
根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重构的CAD模型是否满足所要求的精度或其他试验性能指标的要求。
2.2 数据的采集和处理
对车身覆盖件曲面的数据采集是反求技术的至关重要的一步。必须得到高质量的有用数据, 后续的工作如数据处理、曲面重构等均是以采集来的数据为基础的。数据采集的方法有很多种, 比较常用的有利用CMM设备采集、利用产品的多角度照片等。本文中笔者采用的获取数据的方法是汽车车身的多角度照片。一般通过对设计对象的至少三张最基本方向的视图:主视图、俯视图以及左 (右) 视图的分析来获得产品的设计数据 (照片的数量越多, 则造型越精确) 。这里以标致408主视图、俯视图和左视图的照片为例 (图1) 来实现反求设计的实现过程。
(1) 图片处理插入:
将反求过程中要使用到的三张照片插入到Pro/E中之前, 利用Photoshop图像处理工具将照片进行处理, 提高照片的质量并使图片在插入到Pro/E中时, 保证汽车的各个相关特征相互对应。利用Pro/E造型中所提供的跟踪草绘功能插入三张经过处理的图片。
(2) 轮廓曲线拟合:
对插入的三张照片进行属性的配置调整。把图片的透明度调到最小, 然后进行轮廓曲线拟合 (图2) 。
2.3 曲面重构
利用上一步得到的轮廓的拟合曲线, 重新构造出汽车车身覆盖件的曲面。常见的曲面分为规则曲面和自由曲面两大类。规则曲面可以直接求出。自由曲面结构复杂, 呈自由变化状态, 在反求过程中自由曲面的重构是重点和难点。
(1) 曲面的修补与对齐。依次将每个截面上的点都投影到相应的平面内, 根据面片的结构把测量数据划分为不同的区域。要把测量数据划分区域, 可建立style曲线。这些style曲线不必光滑, 它们主要用来在视觉上定义面片的结构, 并在为style曲面分配参考点时作为界线。在划分的不同区域中, 再将面片具体划分为规则曲面和自由曲面。具体到一个曲面上, 需要对轮廓拟合曲线修改对齐, 实现曲面修补。
(2) 利用修改后的拟合曲线进行曲面拉伸 (图3) 。
(3) 对拉伸出的曲面进行拼接合并 (图4) 。
(4) 修补局部曲面。进行合并以后的曲面, 在某些局部曲面质量不高或者甚至出现破洞, 需要设计人员通过造型建立曲面来修补车身 (图 (5) 这部分工作中需要设计人员反复调整曲线, 具体到各条曲线的自由度完全靠设计人员的经验和主观判断来设定, 并结合曲率分析, 来判断曲线质量的好坏。最后通过边界混和功能得出完整的曲面即车身覆盖件曲面的三维模型。
2.4曲面分析
得到完整的车身覆盖件曲面以后, 还要对该曲面进行曲面分析。曲面及边界曲线的光顺性是对曲面质量的重要的考核指标。在曲面分析过程中, 就是利用Pro/E提供的分析模块Analysis对曲面及边界曲线的光顺性进行分析。车身覆盖件曲面应该满足两点: (1) 曲面的边界曲线的光顺性应满足至少G1 (一阶光滑) , 即切线连续, 大曲面边界线应满足G2 (二阶光滑) , 即曲率连续;曲线不存在多余的拐点;曲率变化比较均匀。 (2) 曲面光顺性应满足, 构成曲面的关键曲线光顺;曲面的网格线无多余的拐点;曲面高斯曲率变化均匀。
通过以上过程, 即可完成汽车覆盖件曲面的几何建模。最后利用Pro/E提供的曲面加厚工具生成实体模型 (图6) 。
3结束语
笔者通过本文的研究, 利用反求技术可以很快的得到成熟汽车产品的车身覆盖件曲面的设计数据并可以方便的进行必要的修改。为发展中的国产汽车行业借鉴国外优秀产品设计提供了一种方便、高效、实用、可靠的方法。并且, 利用反求技术不但可以对车身覆盖件曲面进行设计借鉴, 而且可以在汽车其他关键零部件设计借鉴中起到更有效的作用, 具有较强的实际应用价值。
摘要：基于反求技术, 对车身覆盖件曲面设计进行了研究, 通过对成熟产品覆盖件的数据采集和处理、曲面的修补与对齐以及曲面分析进行车身覆盖件曲面的数字化建模, 反求出汽车覆盖件曲面的三维数字模型。
关键词：反求技术,数据采集处理,曲面重构
参考文献
[1]瞿建武, 柯映林, 李江雄.反求工程中实物测量数据补缺及重构技术[J].机械科学与技术, 2008, (5) :491-493.
[2]谢彬等.反求工程在汽车覆盖件模具设计与制造中的应用[J].组合机床与自动加工技术, 2004, (12) :312-314.
反求小结 篇2
为期一周的CAD/CAM的反求实训已经接近尾声，但是，由于时间的仓促我们对CAD/CAM的反求技术的学习只能说是凤毛麟角，虽然通过老师的指导我们按时完成了实训任务，可是我们还有很多欠缺的地方。刚开始听说要反求实训的时候，我根本不知道反求是什么，更加不知道要怎么运用反求技术，脑子里是一点概念都没有，就感觉对这次的实训有点担心了。因为，我更本就不知道如何下手，但是，通过指导老师开始给我们讲解到下达任务，我慢慢的感觉这次反求实训也还是挺有意思的。在此之前，我对CAD/CAM技术也不是很懂，对自己没有一点信心，最可悲的是我电脑上居然装不上UG软件，为此，我像许多同学去请教，最后，我还找老师请教，在老师的指导下我解决了问题，成功的装上了UG软件。
我认为CAD/CAM实训是模具专业核心实训内容之一，主要是通过实训综合提高我们的职业关键能力，培养我们综合应用CAD/CAM技术和解决三维造型的技术问题的能力。其内容有三维曲面的检测、三维曲面造型，CAD软件应用技术等内容。使我们通过这一环节的训练，我们可以根据提供的三维实样，进行三维造型设计。综合多门课程的知识和技能来解决实际生产只提供样品要开模具的技术问题，并要求我们掌握用图形表达自己的设计思路。要求能应用CAD软件进行三维造型和二维图纸，独立完成课题任务。
第一天测点云，点云测量好之后导入UG中，然后通过点构造曲线。在连线之前先整理好点，包括去误点、明显缺陷点。在连线过程中，一般是先连特征线点，后连剖面点。在连线前应有合理的规划，根据此车的形状和特征确定如何分面，以便确定哪些点应该连接，并对以后的构面方法做到心中有数，连线的误差一般控制在0.4mm以下。
我们常用到的是直线、圆弧和样条线，其中最常用的是样条线。选点间隔尽量均匀，有圆角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圆角。因为测量时有误差以及模型外表面不光滑等原因，连成的样条线不光顺时还需要进行调整，否则构造出的曲面也不光滑，因此在生成面之前曲线需要做大量的调线工作，调线时可以使用曲率梳对其进行分析，使其光顺几保证曲线质量。曲线都构造好之后，我们就将这些曲线构造成曲面。我们通常用的是通过曲线网格来把曲线构造成曲。在构造曲面时，经常会遇到三边曲面和五边曲面，一般做条曲线，把三边曲面转化为四边曲面，或将边界线延伸，把五边曲面转化成四边曲面，用以重构曲面，其中在曲面上做样条线和桥接曲线是最常用到的两个命令。当我曲面造型好之后，发现两个面之间往往有“折痕”，这主要是因为这两个面不相切所导致的，我们可以通过调整参与构面曲线的端点与另一个面中的对应曲线相切，再加上边界相切选项来解决才能保证曲面相切。在构建曲面的过程中，有时还要再加连一些线条，用于构面。曲面建成后，要检查曲面的误差，一般测量点到面的误差，对外观要求较高的曲面还要检查表面的光顺度。在构造曲面的时候不是一下子就能形成的，基本上我每次的构造都需要进行十几次或者是几十次，这样才能成功。
反求实训时间很快就过了，在这一周的时间里，我在用点构造线的时候就画了好多次，反反复复不知道重复了几遍，有一点错自己搞不出来就去向别人请教，然后在自己研究研究。如果自己画出来了，那不知道有多开心，又可以进行下一步骤了。这里面最难搞的应该就是一个个的删点了吧，每次看那么多那么小的点，看的我眼睛都快花了。因为我的软件学的不是很好，所以在画图的时候就要比别人吃更多的苦，哪里错了，哪里成型不了，自己经常是看不出来，那现在又要去请教其他同学。画这幅图的时候，基本上每个步骤都是重复好几遍的画，一下子这里线投影后不光滑，面成型后也是凹凸不平，一下自己隐藏的东西自己都找不到，一下子网格曲面又连不起来了、、、、总之问题是一大堆啊。
基于反求工程的缝纫机创新设计研究 篇3
关键词：缝纫机,反求工程,创新设计
1、引言
随着服装、家纺、鞋帽、箱包等缝制业对缝纫设备在品质、效率、功能等方面提出更新、更高的要求, 缝制设备的各项技术性能、参数和综合功能、档次等方面一直在不断完善和创新。我国是缝纫机生产大国, 但还不是强国, 部分产品在质量、技术水平和产品档次上与先进国家或国外著名企业仍有差距, 尤其是新技术的应用和新产品的开发未能完全跟上时代的步伐。如何缩短缝纫机新产品的设计和生产周期, 降低成本, 提高质量, 求得与国外先进企业同步发展, 是缝制设备科技人员研究的热点问题。应用反求工程术是消化吸收并改进国内外先进技术的一种常用方法, 通过反求工程研究, 可以在消化掌握先进技术中有所创新, 形成自己的理论和技术体系。
2、反求工程的含义、过程和方法
2.1 反求工程的含义。
反求工程也称为逆向工程, 是以现代理论方法学、生产工程学和材料学等为基础, 结合各类专业人员的设计经验、知识和创新思维, 对已有的先进产品或技术进行解剖、分析、深化和再创造, 是对已有设计的再设计。在机械设计领域内, 反求设计是在没有设计图纸或设计图纸不全以及没有CAD模型的情况下, 按照现有零件的模型或实体, 利用各种数字化技术以及C A D技术重新构造原形CAD模型的过程。
2.2 反求过程。
反求过程分为反求和再生两个阶段。反求阶段主要是指通过对原产品或技术的分析和解剖, 吸取关键技术, 以达到为我所用。同时查证产品或技术存在的问题, 为改进创新设计明确方向。再生阶段主要是仿照、开发和研制出符合市场需要的创新产品。反求设计过程流程图如图1所示。
2.3 反求方法
2.3.1 软件反求。
是以产品的样本资料、产品标准、产品规范以及与设计研制生产制造有关的技术资料和技术文件为研究对象的反求工程技术。软件反求设计的目的是通过对所引进的技术软件进行分析、研究, 以提高企业在该产品技术上的设计、生产制造能力。软件反求设计一般由产品规划反求、原理方案反求、结构方案反求等几个基本部分组成。
2.3.2 影像反求。
既无实物, 又无技术软件, 仅有产品照片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等, 设计信息少, 基于这些信息来构思、想象开发新产品, 称为影像反求。其主要内容有方案分析和结构分析, 方案分析的重点是技术分析和经济分析, 结构分析主要分析产品结构的组成, 确定产品的材料。
2.3.3 实物反求。
以引进的比较先进的产品实物为研究对象, 通过对产品的设计原理、结构材料、工艺装配、包装、使用等进行分析研究, 研制开发出与被分析产品功能、结构等方面相似的产品。实物反求一般可分为对整个设备的反求 (整机反求) 、对组成机器部件的反求 (部件反求) 和对机器零件的反求 (零件反求) 3个组成部分。
3、缝纫机创新设计
3.1 缝纫机创新设计要求。
根据现代缝纫机发展趋势, 在缝纫机创新设计中, 智能、高速、无油润滑是缝纫机制造业追求的目标, 也是缝纫机创新设计的难点。至于缝纫机结构, 工业缝纫机行业已经制订了线迹型式标准, 实现各种线迹的工业缝纫机的基本机构类型经过长期使用比较成熟, 机构类型趋于定型。产品质量改善、品种发展、技术水平提高、更新换代则更多的表现在原有产品基础上持续不断的性能改进。机电一体化技术的应用, 为产品渐进性、连续性的变革、创新提供更大的空间, 但也必须以原有产品为基础, 增加自动化、集成化或系统化的功能。即使像周期缝纫机那样用电子控制技术取代凸轮机构, 那也只是控制方式的改变, 达到简化机构的目的, 并没有根本改变结构类型, 要彻底改变目前工业缝纫机基本机构类型的可能性不大。根据这些特点, 缝纫机反求创新设计主要是要求缝纫机零部件符合智能、高速、无油润滑的要求, 反求工程主体是部件反求和零件反求。
3.2 缝纫机反求分析
3.2.1 自动剪线缝纫机切线机构作用力及其零件强度分析。
重点是:作用于该机构外力的试验研究、上轴作用力矩的变化分析、下轴产生冲击力矩的分析等。
3.2.2 送料机构动力学分析。
包括送料机构送料牙运动轨迹分析、作用于送料机构运动副上惯性力分析、高低速时线迹长度变化分析及改进误差对策、作用于送料机构构件的力以及构件强度评价。
3.2.3 缝纫机振动分析及减少振动对策。
主要有缝纫机各传动机构对整机振动力的影响分析。由针、挑线机构引起的对壳体作用的动外力分析、作用于主轴上的力矩分析、轴套上加振力测量、各传动机构对整机噪声影响度分析、针机构、送料机构等各构件形位公差、配合间隙对噪声影响度的定量分析、用试验方法进行振动分析、减少振动对策等。
3.2.4 针、挑线机构运动分析
针的机械特性分析, 缝线动态张力测量, 高速条件下压杆系统跟随性分析及结构改进, 针、梭、送料牙变位曲线与面线张力变化关系分析及对形成线迹质量的影响, 等等。
3.3 缝纫机创新设计主要内容
3.3.1 机构的设计与创新
送料方式创新设计:包括下送料、针送料、上下送料、差动送料、上送布量可变的上下送料、上下送料独立运动的新结构、综合送料、滚轮送料等;
挑线机构的创新设计:涉及凸轮挑线、连杆挑线、滑竿挑线、旋转圆盘挑线等机构;
针机构的创新设计:包括中心曲柄滑块机构、摇杆滑块机构、连杆机构, 针杆摆动由支点方式变为平移方式等;
上、下轴传动方式设计:主要是连杆方式、齿轮方式、同步带方式等以及由此对送料机构的革新。
3.3.2 无油技术的探索与应用
中、低速缝纫机通常采用定时手工加油或涂抹常规润滑油脂的方法;而高速缝纫机则采用不同形式的油泵做集中强制供油, 一般来讲, 缝速越高, 泵油压力越大。强制供油在各种因素作用下往往不可避免地会出现润滑油溢、漏、渗的现象, 并因此会造成对缝料的污染。为适应服装生产企业对制品无油污染的要求, 近年来国内外众多缝纫机制造厂家探索并陆续推出微油、无油缝纫机。目前国外排名世界前列的缝制设备厂家主要采用零部件如针杆、挑线杆、滑块等表面的特殊性处理来达到防油、微油、无油的效果, 国内在这方面的研究也取得了积极的进展, 利用反求技术分析和借鉴已有成果, 对开发和创新设计出高质量的国产缝纫机很有帮助。
4、结语
反求设计也是一种创新设计, 它必须对现有的先进产品应用各种科学的测试方法进行全面、深入、系统的分析, 了解并掌握该产品的结构特点、机构原理、功能作用、质量水平和有关设计参数, 同时对产品中应用的新技术、新工艺、新材料等在消化吸收的基础上作出评价。对分析中发现的产品本身存在的各种有待改进的问题以及用户、市场反馈的对产品质量的要求和潜在要求作出判断, 并以此作为创新设计切入点开发出创新产品。因此, 反求设计是一种开拓性、实用性和综合性很强的产品创新设计方法。
参考文献
[1]第八届中国国际纺织制衣工业技术展会刊.2007, 3
[2]刘之生, 黄纯颖.反求工程技术[M].北京:机械工业出版社.2002
凡事反求诸己议论文 篇4
凡事反求诸己，是促进人成长的阳光雨露。人在自省的过程中不断修正，改进自己的外在行为，提高自己的内在涵养，从而散发出成熟的魅力，踏上成功的征途。
英国绅士从不说“你是否听得见”，而是“我说得是否清晰”。言语的细节中彰显翩翩风度，也让人际交往和谐愉快。而对于野心勃勃的团队领导者，反求诸己的精神更是关乎事情成败。袁绍家族四世三公，官渡之战前兵精粮足，手下谋士如云，猛将如虎，但从他兵败后怒杀田丰的举动来看，我们看到的只是“小人求诸人”，他实在无法与成大器的英雄相提并论。相反，他的对手曹操恰恰是一个善于自我反省的人，他的团队和睦、团结，洋溢着蓬勃向上的活力。可见，鹿死谁手绝非历史偶然。
推广开去，反求诸己的精神更是带动社会进步的车轮。正如狄更斯在《双城记》中开篇所言：“这是一个最好的时代，这是一个最坏的时代。”我们的社会快速发展，怪相百出，瘦肉精、毒奶粉、豆腐渣学生奶等事件一波未平一波又起，年幼女孩危在旦夕无人施救，90后为钱杀害父母……人间惨剧层出不穷。在这样的事件面前，我们总站在正义者的角度指手画脚，义正词严地批判，而又有几个人能以人为镜，以事为鉴，照照自己的嘴脸内心呢？
扪心自问，在巨大的利益面前，你是不是也可能出卖良心？看到血肉模糊的受害者，你会不会摒弃多一事不如少一事的想法，马上伸出援救之手呢？虽没有横刀向父母，但你真正尽孝了吗？面对那些饥肠辘辘的弱势群体，你又做了些什么呢？每一次引起波澜的社会事件过后，每个人都应在愤怒之余反思，否则那些悲剧便永远只是白白发生的悲剧，甚至酝酿着更大的悲剧。而下一个悲剧的主角，可能是你，是我，是每一个曾经暗自庆幸的看客。惨剧痛哉！自我痛哉！但只有将自己身上那些与悲剧制造者相似的劣性铲除，再上一个台阶的希望之光才会普照。
反求工程技术研究 篇5
为了缩短新产品的开发周期、提高产品的设计和制造质量、增强企业对市场的快速响应能力,一系列新的产品快速开发技术应运而生,如反求工程技术、快速成型技术、并行工程等。其中,反求工程技术历经几十年的研究与发展,已经成为新产品快速开发过程中的核心技术,它与计算机辅助设计、优化设计、有限元分析等有机组合,构成了现代设计理论和方法的整体。
1 反求工程概念
反求工程又称逆向工程,它是一种以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象,应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助技术的理论和方法进行系统分析和研究,探索掌握其关键技术,进而开发出同类的或更先进的产品的技术,是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术的综合。作为一种逆向思维的工作方式,反求工程技术与传统的产品正向设计方法不同,它是根据已经存在的产品或零件原型来构造产品的工程设计模型或概念模型,并在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造,是对已有设计的再设计[1,2]。
2 反求工程的工作流程
对待测模型进行坐标数据采集,得到表面几何数据,然后对这些数据进行多视拼合、噪声处理、数据精简等预处理,并对测量数据进行分块、曲面重构,反求出基于B-rep结构的产品CAD模型[3]。反求工程的基本工作流程见图1。
2.1 数据采集
数据采集又称零件的数字化,它是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据。根据测量方式的不同,数据采集方法可分为接触式测量和非接触式测量两大类[4],见表1。
接触式测量方法通过传感测头与样件的接触而记录样件表面点的坐标位置,其测量精度高,但测量速度慢,需要对测头进行半径补偿,不宜测量易变形、易碎的物体。非接触式测量方法主要是基于光学、声学、磁学等领域中的基本原理,将一定的物理模拟量通过适当的算法转换为样件表面的坐标点,其测量速度快,且能测量软质物品。
2.2 数据预处理
测量数据预处理是反求工程CAD建模的关键环节,它的结果将直接影响后期重建模型的质量。此过程中经常包括多视拼合、噪声处理、数据补缺和数据精简等多方面的工作。多视拼合的任务就是将多次装夹获得的测量数据融合到统一坐标系中。由于实际测量过程中受到各种人为和随机因素的影响,使得测量结果包含噪声。为了降低或消除噪声对后续建模质量的影响,有必要对测量点云进行平滑滤波,数据平滑通常采用高斯、平均或中值滤波以及利用小波变换原理。由于待测实物模型的几何拓扑或遮挡效应、磨损等原因,会存在部分表面无法测量或采集到的数字化模型数据缺损现象,因而需要对数据进行补缺。对于高密度“点云”大量的冗余数据,有时需要按一定要求减少测量点的数量,不同类型的点云可采用不同的精简方式。
2.3 数据分块
在反求工程中,产品表面往往无法由一张曲面进行完整描述,而是由多张曲面片组成,因而必须将测量数据进行分块,然后对各数据块分别构造曲面模型。数据分块的方法是将测量数据分割并决定每一个点集属于哪一种曲面。目前有3种基本的分块方法:基于边、基于面和基于边和面的混合数据分块技术。
基于边的方法首先是将点云数据集中,根据组成曲面片的边界轮廓特征、两个曲面片之间的相交和过渡特征、以及形状表面曲面片之间存在的棱线或脊线特征,确定出相同类型曲面片的边界点,连接边界点形成边界环,判断点集是处于外环还是内环,实现数据分割。基于面的技术是确定哪些点属于某个曲面,这种方法常常和曲面拟合结合在一起。基于面的方法可以分为自下而上和自上而下两种[5]。
2.4 曲面重构
曲面重构是反求工程的关键环节,其目的是得到满足精度和光顺性要求且与相邻曲面光滑拼接的曲面模型。目前,曲面重构有3类方法:一是以B样条或NURBS曲面为基础的四边域曲面构造方法;二是以三角Bezier为基础的三角域曲面构造方法;三是以多面体方式构造方法[6,7]。
基于B样条或NURBS曲面的四边域曲面重构方法适用于汽车、飞机、轮船等的曲面零件。该方法既可表达和设计复杂的自由线、曲面,又可精确表示圆锥曲线、曲面;具有丰富计算工具;具有凸性,易于实现节点的分割、升阶、插入和删除等操作;便于和其他的CAD系统进行数据交换,已成为CAD/CAM中使用最广泛的技术之一,但是对拟合数据有较严格的要求。
基于三角Bezier曲面的三角域曲面重构方法最适合表现无规则复杂型面的物体,特别是人面、地貌等自然物体、艺术品以及玩具等。三角曲面拟合造型方法对数据点预处理要求不高,可应用于任意边界形状的散乱点数据。该方法构造灵活、边界适应性好、容易实现自动化,是处理散乱数据点的有效方法。其不足之处在于所构造的曲面模型与一般的CAD系统不兼容,需要专门的NURBS转换模块,且在转换过程中会有误差,限制了该方法在实际中的应用。
2.5 数字化CAD模型
该方法就是建立B-rep结构的三维实体模型。B-rep表示按照体-面-环-边-点的层次,详细记录构成形体的所有几何元素的几何信息及其相互连接的拓扑关系。这种方法对形体的点、边、面等几何元素是显式表示的,使得显示、绘制以及生成表面加工的走刀轨迹等很方便。我们可以通过UG、Pro/E、CATIA等三维软件中的延伸、求交、过渡、缝合等功能建立待测实物的B-rep模型。
3 反求工程的商业化软件
随着逆向工程技术的发展,专用的逆向设计软件有很多,国外较具代表性的主要有美国EDS公司的基于四边域的Imageware Surfacer、美国Raindrop公司的基于三角域的Geomagic Studio、英国DELCAM公司的CopyCAD、法国MDTV公司的Strim and Surface Reconstruction等。国内也已开发了类似的反求工程软件系统如浙江大学推出了自主研发的Re-soft软件系统,采用Bezier三角曲面模型。
这些软件测量处理数据能力强、支持数据类型多甚至直接能够同测量设备进行数据通讯,处理过程基本上都是遵循点—曲线—曲面的原则,即首先对扫描点云数据进行分析处理,然后在构造曲线的基础上构成NURBS曲面片,通过曲面拼接生成CAD模型。但是由于理论研究及应用上的限制,这些软件还都存在一些问题,如曲面拟合精度差、交互定义多、自动提取方法相当有限等。
4 反求工程技术的应用
反求工程的主要目的是为了改善企业技术水平、提高生产率和增强经济竞争力。反求工程技术具体应用在以下几个方面:
(1)新零件的设计,主要用于产品的改型或仿形设计。
(2)已有零件的复制,再现原产品的设计意图。
(3)损坏或磨损零件的还原。当零件损坏或磨损时,可以直接采用反求工程的方法重构出CAD模型,对损坏的零件表面进行还原和修补。
(4)数字化模型的检测。对加工后的零件进行扫描测量,再利用反求工程法构造出CAD模型,通过将该模型与原始设计的CAD模型在计算机上进行数据比较,可以检测制造误差,提高检测精度。
(参考文献和英文摘要转第200页)
摘要：阐述了反求工程技术的基本概念、工作流程、专用商业软件,并对其应用领域进行了说明。
关键词：反求工程,曲面重构,CAD模型,数据测量
参考文献
[1]金涛,童水光.逆向工程技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2]刘之生,黄纯颖.反求工程技术[M].北京:机械工业出版社,1996.
[3]张德海,梁晋,郭成,等.逆向工程的流程研究和基于Geomagic的实例应用[J].机械研究与应用,2008(6):106-111.
[4]柯映林.反求工程CAD建模理论、方法和系统[M].北京:机械工业出版社,2005.
[5]刘德平,陈建军.逆向工程关键技术研究[J].机械制造,2005(6):25-28.
[6]金涛,单岩,胡明辅,等.反求工程中产品三维模型重建技术综述[J].机械科学与技术,2001(9):787-791.
行有不得,反求诸己 篇6
这位学生正在另外一家985高校的新闻传播学院读本科。在报喜之余,他给我出的题目是:我应该选择清华新传的哪位导师?
我给了他两个方向。
一是回归新闻学科的本质和发展现状。它是一门以实践为基础的学科——从实践中来,到实践中去,德国、日本乃至美国的新闻教育模式可以佐证这一点。如果考虑到近年来传播学对新闻学科的渗透和影响,那么选择一位既有业界经验、又有理论素养的导师就是题中应有之义。
第二个方向则要看到新闻学科的新变化并展望未来。媒介融合、新媒体技术、互联网思维、可穿戴设备……这些词语不仅在颠覆传统媒体,同样在颠覆新闻教育和新闻研究。一个与时俱进的新闻传播研究者不仅要看到这种趋势,更要思索如何融入这种趋势。
这是一个聪明、好学而又上进的年轻人,他做出了选择,并告诉我说:“我正在学编程。”
反躬自省,倒是那些在业界工作了好多年的媒体人需要想一想:“我该怎么办?”
那位学生明白要找一个“新闻专业主义、技术、艺术和商业的结合点”,这又何尝不是我们谈及媒体转型和个人发展时一直在探究的问题?
有无数的文章在探讨传统媒体人的出路问题。无非是离开,或坚守。对于坚守者,则至少要有两个阶段的心理准备,一是媒体找到“结合点”之前,二是之后。无论是哪一个阶段,那个结合点都是引导方向的灯塔。
对于传统媒体人,恐怕只有“新闻专业主义”算得上是老本行了。比起来,网络媒体、新媒体在新闻专业主义上还有巨大的差距,他们在新闻规范、职业伦理、采访写作上还有很长的路要走。但即使在技术和商业方面,传统媒体人依然有值得开发的价值。
以数据新闻为例,如果将数据新闻理解为“用图表呈现数据”、理解为工具的使用,那显然是太简单肤浅了。数据挖掘技术、软件呈现固然重要,但选题的确定、可操作化、数据的分析、结果的解读显然远非技术可以解决,新闻专业主义才是指挥这些技术和工具的大脑,只有它才能决定用技术去挖掘什么数据、用软件去呈现怎样的结果。而这恰恰是传统媒体人的强项。
至于说到商业,稀缺性和使用价值才是决定价值的根本因素。南方周末的电视节目《我知道》受到青睐足以证明,当传统媒体人的经验、情怀、资源和市场需求有机结合的时候,商业价值并非遥不可及,在这个过程中,技术和渠道所扮演的角色依然只是工具。SMG和浙江传媒两位业界领袖的演讲也表达了他们对于这种结合的诠释。就融合转型而言,这种资本市场的纵横捭阖本身是一种对于传统的破坏性建设。
本期“双十一”的专题探讨的不是报道方式,是如何对待媒体和传媒人在生态嬗变中的站位。它也是那个结合点的体现。你的趋势判断、价值评估最终决定了你的战略和策略,影响你的技术走向。一组关于“传感器技术”的稿件则看似离题太远,但如果不把这“题”局限在基于传统业务的站位,而与用户体验、产品思维、技术驱动、创意为先这样的理念联系在一起,那么,它就离我们追求的价值既远,又近。
“改变”,一直是各种融合的潜台词。无论对于坚守还是突围,关于我们内心的改变,是能否走出困境的秘钥。
当我们讨论传统媒体人的出路时,显然忽略了一个问题:是不是所有从业者都是真正的传统媒体人?一个从来不曾具有新闻专业主义追求的从业者是没有资格也没有办法从“传统媒体人向何处去”的讨论中分享出路的,而“传统媒体人向何处去”的讨论也显然不必为所有混迹于传统媒体的人指出方向。
反求工程点云数据压缩技术研究 篇7
近年来,随着市场竞争日益激烈,逆向设计方法得到了广泛的应用,成为产品开发的重要手段。目前,非接触测量方法可以准确快速地获取复杂零件表面的点云数据,但是所获得的海量数据不仅消耗大量的计算机资源,而且对后续的模型重构也会造成不利的影响。因此,对测量数据进行压缩处理是逆向工程的一项重要工作。
Alexa[1]根据样点对其最小二乘移动曲面的影响程度大小,来减少点的冗余度,但是涉及非线性最优解问题,计算过程复杂;Pauly[2]提出的层次聚类方法,对于划分平面的确定以及代表点选取存在不足;Chen[3]提出了减少三角网格数目的精简方法,适用于分块或完整三维数据,但首先需对数据点云进行三角网格化处理。经过对各种精简方法的比较,本文提出了一种基于包围盒法[4]的曲率精简算法,该算法对处理曲率变化较大的点云数据优势明显。
1 点云压缩算法
算法的基本思想:将原始点云利用包围盒法进行剖分,确立每个K-邻域的中心点并对所有中心点的K-邻域完成搜索。计算邻域内的曲率并依照曲率精简原则对点云进行精简,曲率较大处保留较多点云,曲率较小处点云精简多一些。
1.1 基于包围盒的K-邻域建立
原始点云分布没有规律性,缺少明显的几何拓扑关系。因此,需要建立点云的拓扑关系来提高精简点云的效率,这里采用包围盒法来对点云进行剖分并建立K-邻域。
首先建立点云的最大包围盒,为了避免包围盒面上出现数据点,需要给定误差δ,将包围盒各面以δ值向外侧移动,这样获得初始包围盒。在点云近似中心处取一个数据点Pi,然后以Pi为中心在点云中均匀地取n个点,这n个点要尽量覆盖整个点云,一般n取24到32时可以达到精度要求,而且计算时间也能接受[4]。利用最小二乘法建立包含这n个点的双参数二次曲面,即:
式中:x,y为参数;a,b,c,d,e为系数。
以上步骤完成了点云的最大包围盒构建,其次需要将最大包围盒分割成相应数目的小包围盒,据文献[5]可知,由于包围盒的边长受到限制,所以每个包围盒最多能与26个包围盒相邻,且其中必含有一个到所取中心点距离最小的点。这26个包围盒又可分为3类,即与中心盒面接触的6个包围盒,与中心盒边接触的12个和与点接触的8个包围盒[5]。接下来,在中心点所在的包围盒以及与其相邻的26个包围盒中,由距离函数搜索出距离中心点最近的K个数据点,至此K-邻域建立完成。
1.2 计算数据点曲率
1.2.1 曲面曲率概念
对某一曲面来说,若想得到曲面的特性,通常需要考察该曲面的曲率。要计算曲面内某一点的曲率,需要确定由该曲面和这一点的法向量和切向量所确定平面的交集,即某曲线的极大和极小曲率,称为主曲率k1和k2。
对于三维空间中的二维曲面,其有两种曲率:高斯曲率和平均曲率。高斯曲率以K表示,等于主曲率的乘积,即K=k1·k2;平均曲率以H表示,等于主曲率和的平均值,即。。
1.2.2 曲率的计算
由以上建立的拟合方程,根据最小二乘原理求出拟合方程的系数,解得系数后可以求得该曲面中各点的主曲率k1和k2,这样就可以计算所需要的高斯曲率和平均曲率。
对初始点云内任一点及其K-邻域,根据最小二乘原理,要使得逼近曲面和数据点的误差函数取最小值[6]:
其中,xj,yj,zj是邻域内的点。将上式分别对系数a,b,c,d,e求导并使其为零,可得下式:
联立上式解得拟合曲面的系数。
初始拟合曲面F(x,y)的参数形式为:
前面已经求出曲面方程的系数,从而可以求出曲面的偏导数Fx,Fy,Fxy,Fxx,Fyy曲面的单位法矢量n为:。由上可知曲面的第一基本形式:E=Fx·Fx,F=Fx·Fy,G=Fy·Fy;第二基本形式:L=n·Fxx,M=n·Fxy,N=n·Fyy。
由曲面曲率的性质可知主曲率k1和k2是下面两个方程的根:
从而根据曲面的曲率性质可求得高斯曲率和平均曲率为:
根据上述方法,求出所有点的高斯曲率以及每个邻域内的平均曲率。
1.3 曲率精简准则
由微分几何可知,平均曲率是曲面弯曲程度的测量标准,因此可以用平均曲率来作为点云数据的精简准则。首先给定不同的曲率阈值P,对曲率不同的区域,其阈值也不同。在曲率大的地方,阈值P可以相应的设置大一些;反之,曲率小的其阈值也越小,这样可以较好地保留扫描件的型面特征。在某一区间内,若点Pj的平均曲率与基准点Pi的平均曲率的差的绝对值小于曲率阈值P,则删除Pj点;反之保留Pj点,并将基准点换成Pj点,重复以上步骤,直至所有点的曲率比较完成。基于这种方法,可以有效的保留物体细节方面的信息不至于丢失。曲率精简点云的流程图如图1所示:
2 实验结果及分析
本文以叶轮点云数据应用上述方法进行压缩处理,其效果如图2所示。
图2(a)所示是由三维激光扫描仪得到的叶轮原始点云数据,图2(b)所示为距离精简法对叶轮点云数据精简的结果图,精简后的点云数量为原始点云的22%,图2(c)为采用曲率精简法对叶轮点云精简后的结果。
表1为两种算法压缩结果的比较,从表中可知,本文算法与平均距离法相比不仅效率较高,并且没有丢失物体的型面特征,为后续的曲面重构奠定了良好的基础。
3 结论
本文分析了现有的点云压缩算法,提出了利用曲率原则对点云数据进行精简的算法。实例证明,该算法可以对曲率变化较大的海量散乱点云数据直接进行精简,不仅效率较高,而且型面特征也得到保留,为后续的模型重构打下良好的基础。
参考文献
[1]M.Alexa,J.Behr,D.Cohen-Or,S.Fleishman,D.Lvin,C.Silva.Point set surfaces.IEEE Visualization2001:21-29.
[2]M.Pauly,M.Gross,L.Kobbelt.Efficient simplification of point-sampled surfaces.IEEE Visualization2002:41-49.
[3]Chen Y.H,Neg C.T,Wang Y.Z.Data reduction in integrated reverse engineering and rapid prototyping.International Journal of Computer Integrated Manufacturing,1999,97-103.
[4]Sun W,Bradley C,Zhang Y.F.Cloud data modeling employing a unified non-redundant triangular mesh[J].Computer-Aided Design,2001,33(2):183-193.
[5]洪军,丁玉成,曹亮,武殿梁.逆向工程中的测量数据精简技术研究[J].西安交通大学学报,2004,38(7):661-664.
反求设计 篇8
逆向工程( reverse engineering) 是指以实物原型为设计制造出发点,根据所测的数据构造CAD模型,进行分析制造。逆向工程在当今的产品设计中应用广泛[1]。凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件,通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构[2]。由于是高副接触,从动件运动精度取决于凸轮轮廓线的精度,用一种简单实用的方法,对运动规律进行拟合,并对其误差进行分析,不论是在理论和实践! 中都是非常重要的。目前,对凸轮轮廓线反求大多都采用三坐标测量仪[3,4,5,6]。但在没有三坐标测量仪的情况下,只能采用曲线似合的方式来求出凸轮各点坐标。2006 年阎树武等用多项式函数对凸轮轮廓线进行拟合。2011 年,姚秀萍等利用谐波函数反求凸轮轮廓线,拟合结果表明,由于N的次数有限,会出现截断误差,而且升程表的取值也会影响其误差[7]。用Smoothing Spline方法拟合虽然能保证拟合的准确性,但很难找到其运动方程。现采用多项式函数和傅里叶函数分别对凸轮运动轨迹线进行拟合,并对拟合精度进行分析,最终得出用傅里叶函数进行拟合,可以得到更好的拟合精度,是一种更为廉价且有效的凸轮反求方法。
1 凸轮运动轨迹线的拟合
凸轮生产图样或技术文档中往往只有一张间隔一定角度的凸轮升程表[8]( 图1) 。
1. 1 用傅里叶函数对轨迹线拟合
采用傅里叶函数对轨迹线进行拟合,首先要对曲线进行分段。为了保证拟合精度和分段处的平滑度,将曲线分为4段,上升段:0 ~1,1 ~18,下降段18 ~1,1 ~0,为保证精度,在0~ 1 之间再进行细化后进行拟合。傅里叶曲线的形式:
各段傅里叶函数拟合曲线方程:
凸轮运动轨迹各段拟合图( 图2、图3、图4、图5) 。1线为多项式拟合,2 线为傅里叶函数拟合( 适用于整篇论文,不再赘述) 。
1. 2 用多项式函数对轨迹线拟合
采用多项式函数对凸轮运动轨迹线进行拟合,和傅里叶函数拟合相同,也将其分为4 段,分段方式相同。分段后的各段曲线,均用多项式函数进行拟合,拟合曲线的形式为:
反求过程中,拟合次数的选择并非越高越好,过度追求某个点的拟合精度,会影响曲线的平滑度,在拟合过程中采用3 阶、4 阶进行拟合,能够很好地保证拟合精度,得到最终的数学模型。在拟合过程中,在段的两端各取一个与其运动方向大致相同的点,以保证在拟合曲线的末端也能够保证平滑度。
各段多项式函数拟合方程分别是:
各拟合曲线如图2-图5所示。
2 误差分析与比较
凸轮机构在各种机械设备中被广泛地应用。凸轮是一个重要控制元件,凸轮轮廓的精度决定了机械的动力特性和工作精度。所以对拟合误差的分析是十分必要的[6]。
2. 1 各拟合点处误差比较
文中拟合点共有73 个,不能一一进行比较,现取270~ 351°段的10 个拟合点进行分析。误差比较如图6。
2. 2曲线拟合的和方差( SSE) 和均方差( RMSE) 比较
采用和方差和均方差来衡量曲线拟合程度,对用多项式函数拟合曲线的误差与用傅里叶函数拟合的误差进行对比,用多项式拟合法得出拟合误差值如表1 所示。
用傅里叶函数拟合误差值如表2 所示。
通过对比两种拟合方式的误差,各点的拟合都存在误差,在工程应用中,都可以满足使用要求的。这种方法可以不用三维测量仪进行凸轮的反求,大大减少成本; 对比两种拟合方式的方差和均方差可以得出,虽然采用傅里叶函数计算量大,但拟合出的运动轨迹线的平滑性好,且通过图6 可以看出,用傅里叶函数拟合的凸轮轮廓误差绝对值都在±0. 1 mm之间。随着计算机水平的提高,这种方法要更实用于凸轮的拟合,提高拟合精度。
3 轮廓线坐标的反求与绘制
通过对拟合函数的求解和误差分析,要产生实际的效益还必须将其加工成零件。现今,在工程实际中,凸轮的加工一般采用数控铣床或数控加工中心通过走点的方式来加工。使用Matlab,对函数进行求点后,得出凸轮3 600个点坐标如表3。( 此处仅列出示例) 。
在CAD中将其画出,可以更直观的对比与实物的相似度( 图7) 。
4 结语
1) 提出了一种用傅里叶函数对凸轮运动轨迹拟合的方法,并与用多项式拟合凸轮轨迹的方法进行比较,用傅里叶函数所拟合的运动轨迹能够更精确的反求凸轮轮廓线坐标;
2) 对于运动规律复杂的凸轮,也可以用此方法通过运动轨迹就能反求凸轮的形状及坐标,进而能够输出凸轮轮廓线各点坐标,输入到NC机床进行加工,为凸轮的设计和改进提供依据。
参考文献
[1]王卫东.纺织机械共轭凸轮反求设计研究[J].制造业自动化,2012,(9):151-153.
[2]沈永胜.机械原理教程[M].北京:清华大学出版社,2005.
[3]梁铭,王冠珠,杨建成,等.共轭凸轮轮廓线的反求设计方法[J].天津工业大学学报,2012,(8):76-79.
[4]蒋萌,葛正浩,屈毅,等.基于逆向工程技术圆柱凸轮机构的CAD/CAM[J].机械设计,2011,(5):18-21.
[5]张金萍,李允公,倪洪启.提高凸轮反求精度的算法研究[J].机床与液压,2009,(9):47-49.
[6]蒙丽.凸轮反求工程与NC加工[J].唐山学院学报,2005,(6):92-94.
[7]姚秀萍,高学攀,高维金,等.基于谐波法的供油凸轮动态性能反求[J].小型内燃机与摩托车,2011,(12):59-61.
反求设计 篇9
如何确定视频的拍摄地点和拍摄时间是视频数据分析的重要方面,太阳影子定位技术是根据视频确定拍摄地点和拍摄时间的一种方法,该方法在提高太阳能利用率、太阳的跟踪定位以及光伏电站的自动跟踪系统等方面有着很好的应用前景.
物体影子的变化主要源于地球自转和绕太阳的公转, 杆影位置及长度的测量是利用CCD相机线性成像的交比不变性原理和灭点产生原理,所以通过分析影响影子变化的参数,就可确定视频拍摄时间和地点.
一、影子的形成原理及物体影子与时空的关系
1. 影子的形成原理
物体在光线的照射下,由于物体通常是不透光的,所以被物体遮挡的光线会在该物体自身或其他载体上产生影区,即通常所见的影子. 影子的形成必须具备3个要素: 光源、物体和承影面( 本文中为地面) . 光源一般可分为两种: 发散光,如灯光向四周辐射; 平行光,如太阳光则可视为相互平行. 本文以太阳下直杆的成影为例进行研究. 影子长度与太阳高度角的函数关系如图1所示,设直杆高度为米,影子长度为米,可以得到函数模型为:
2. 确定影子长度和太阳高度角的关系
收集资料,可知太阳高度角 α 的变化与太阳赤纬 δ、纬度 φ 和太阳时角 ω 三个因素有关:
( 1) 太阳赤纬 δ 与日期序号n有关,其关系式如下:
其中,n = 1表示1月1日,3月22日为.
( 2) 太阳时角 ω 是以正午12点为0度开始算,每一小时为15度,上午为负下午为正,即10点和14点分别为- 30度和30度. 因此,时角的计算公式为:
( 3) 太阳高度角 α 是太阳相对于地平线的高度角,可以使用下面的算式,经由计算得到很好的近似值:
其中φ为当地的纬度,其数值在0至90度之间.
若已知纬度 φ、直杆高度h和时间序号n,结合上式( 1) ~ ( 4) 即可得到影长L与时间t的函数关系.
3. 建立光学成像坐标转换模型
目前存在线性和非线性两种成像模型,相机实际的成像过程是非线性的,可由简化的光学成像模型进行研究,即基于物体的三维空间坐标( 下文中为世界坐标) 和图像坐标的线性关系,建立线性方程组求解相机的内外参数,进而根据相机拍摄的视频确立拍摄地点.
现定义相机成像关联的三个坐标系如图2所示:
世界坐标系与图像坐标系变换关系( 共线关系) 为:
齐次坐标表示为:
该式也是摄影测量学中最基本的共线方程. 说明物点、 光心和像点这三点必须在同一条直线上. 这是针孔模型或者中心投影的数学表达式. 其中,T =[tx,ty,tz]T是世界坐标系原点在摄像机坐标系中的坐标,矩阵R是正交旋转矩, u0,v0,fx,fy为相机内部参数,( u,v,1) 为图像坐标系下的像素坐标,M为透视变换矩阵. 利用透视变换矩阵的相机标定技术将( 6) 式也可写成
方程( 7) 中( xw,yw,zw,1) 是空间三维点的世界坐标, mij为透视变换矩阵M的元素. 将mij看作未知数,一般可假设m34= 1,通过取n( n > = 6) 个物体点得到2n个方程. 对这个超定方程,可通过最小二乘法得到最佳透视变换矩阵M. 然后将图像坐标( u,v) 带入式( 7) ,即得到该点对应的世界坐标.
二、基于物体影子轨迹反求拍摄时空的实现
1. 基于物体影子轨迹反求拍摄时间
应用建立的模型,以[5]天安门广场北纬39度54分26秒,东经116度23分29秒位置( 图2中记为点P) ,3米直杆在2015年10月22日北京时间9: 00 - 15: 00之间的太阳影子长度的变化曲线的求解为例. P点处,将已知数据代入( 1) ~ ( 4) ,得影子长度L与时间t的函数关系如下:
由MATLAB作图得直杆的太阳影子长度的变化曲线如图3所示:
因此,只需通过MATLAB[6]等视频处理软件得到影长, 再结合长度L与时间t的函数关系即可得到视频任一时刻的拍摄时间.
2. 基于物体影子轨迹反求拍摄地点
针对一根2米高的直杆在太阳下的影子变化的视频,应用上述所建模型,确定视频拍摄地点. 首先将视频导入MATLAB,并对图像依次进行如下处理:
( 1) 灰度化: 首先将提取出来的彩色视频图片进行灰度化处理,逐个将像素颜色分解成3个原色灰度红、绿、蓝,然后将三原色灰度根据Y = 0. 3 × R + 0. 59 × G + 0. 11 × B计算得到一个新的灰度值. 同样的对其他像素点进行灰度化处理.
( 2) 索贝尔边缘检测: 由于视频中影子颜色较暗,且成像不太清楚,为最大限度地找到影子的边缘,选择对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好的索贝尔边缘算子进行边缘检测.
( 3) 特征值提取: 提取出任一时刻直杆顶端的坐标和对应的影子的坐标.
将MATLAB中提取到的数据代入坐标转换模型,可得出各时间点所对应的影子长度. 根据视频上显示的日期和已知的杆长,结合太阳高度角 α 与影子长度L的关系,即公式( 1) ~ ( 4) ,得到该视频拍摄地点在呼和浩特附近.
三、总结与展望
太阳影子定位技术是视频数据分析和提高太阳能利用率方面要解决的重要问题.
本文提出了一种通过物体影子轨迹视频,利用坐标转换模型和相关视频处理技术求解拍摄时空的方法,有效地解决了太阳影子定位问题. 当视频中没有直杆标志物或大气折射存在时会使模型的精度有一定的降低,因此,考虑大气折射和无标志物的情形是我们下一步需要研究的方向.
摘要：根据影子的形成原理和地球的运动规律,确定物体影子与时空的关系.运用MATLAB从视频中提取影子坐标,建立光学成像坐标转换模型,根据坐标系转换关系由物体影子坐标确定其空间坐标,最终根据太阳方位角、时间、日期、纬度和物体空间坐标的关系确定出拍摄时间和地点.