逆向工程中基于語義的復雜零件描述與建模關鍵技術研究.pdf

1、逆向工程技術作為產(chǎn)品創(chuàng)新設計的重要手段之一，在航空、航天、汽車、船舶、醫(yī)療等領域具有廣泛應用背景。在這些領域應用中，復雜零件特殊的外部或內(nèi)部結構，往往對產(chǎn)品功能的實現(xiàn)起到關鍵作用。一般而言，復雜零件需要經(jīng)歷多次原型設計、測量、建模、修改等過程，形成最終零件產(chǎn)品，在這其中，逆向工程測量與建模技術發(fā)揮著重要作用。
　　在逆向工程測量實際中，復雜零件的測量結果通常僅為測點的三維坐標信息，而一些隱含于測量過程的信息，如功能要求、測量設備相

2、關信息、測點對應的傳感器信息、測點有序信息、特征約束信息、曲面功能信息等都沒有直接傳遞到建模過程中，而如果能合理利用這些信息，在一定程度上有助于提高建模效率和精度。同時，復雜零件的建模過程仍以傳統(tǒng)“點-曲線-曲面”方式為主，建模人員往往需要從海量點云中分析、尋找、恢復出測點之間的幾何拓撲信息，并在此基礎上進行“曲線-曲面-幾何實體”重建，數(shù)據(jù)處理工作繁重。該建模過程隨著零件復雜度的提升將變得更加耗時。為了提高復雜零件的逆向設計效率，本論

3、文開展基于語義的測量信息描述與建模方法研究，主要研究內(nèi)容包括:
　　分析復雜零件測量過程中有效測量信息，設計語義信息模型和語義數(shù)據(jù)文件結構，闡述語義信息的獲取、解析、處理和建模流程。
　　針對多源或同源多視點云數(shù)據(jù)的配準問題，研究在不同語義配準信息下的點云配準方法，提出一種邊界聚類改進算法快速獲取標記點的位置信息，用于點云在線配準，提出一種無標記輔助的低重疊率點云的拼接算法，用于點云離線自動配準。
　　在噪聲去除方面，

4、以散亂點云和掃描線數(shù)據(jù)為對象，分別提出鄰域測點平均距離法和基于K-means的自適應角度閾值法。在數(shù)據(jù)精簡方面，采用基于柵格的空間均勻采樣方法，用于降低數(shù)據(jù)量和估算點云局部幾何特征量，提出一種指定精簡比例的點云非均勻精簡方法，用于后續(xù)曲線、曲面交互重建。
　　針對機械零件具有較多平面、二次曲面的情況，研究一種基于曲面擬合誤差控制的迭代數(shù)據(jù)分割方法，將平均法矢夾角作為數(shù)據(jù)分割的依據(jù)，通過區(qū)域生長和曲面擬合誤差分析準確提取平面、二次曲

5、面的特征參數(shù)。
　　為了提高建模效率，研究非重要功能特征的自動重建和重要功能特征的快速交互重建。提出一種基于有向約束圖的特征參數(shù)優(yōu)化方法，以滿足不同功能區(qū)域的重建精度要求。針對自由曲面，提出一種誤差控制下保持邊界連續(xù)性的小波光順方法，以提高曲線曲面重建質量。
　　本文在原曲面數(shù)字化MSIS軟件的基礎上增加語義信息獲取模塊，開發(fā)基于RFID的語義信息無線獲取模塊;制定語義信息的獲取流程，以保證語義信息的有效獲取。借助MATLA