逆向工程中自由曲面與規(guī)則曲面重建關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來,隨著坐標(biāo)測量設(shè)備的發(fā)展,人們能夠方便地獲得復(fù)雜實(shí)物的三角網(wǎng)格模型測量數(shù)據(jù),對這類數(shù)據(jù)的反求技術(shù)亟待發(fā)展.本文對基于三角網(wǎng)格模型的復(fù)雜曲面及規(guī)則曲面的重建問題進(jìn)行了深入的研究,主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)研究了三角網(wǎng)格模型的法矢、曲率估算方法和光順技術(shù).在曲率估算的基礎(chǔ)上,提出了一種主曲率均勻的三角網(wǎng)格模型光順方法,該方法通過對主曲率和主方向的加權(quán)平均實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格頂點(diǎn)的調(diào)整,達(dá)到光順的目的,并針對局部光順提出一種根據(jù)鄰點(diǎn)所在環(huán)的層次

2、來分配權(quán)值的方法,可以更多地減弱區(qū)域內(nèi)噪聲點(diǎn)的影響.與Karbacher&Hausler提出的曲率均勻法相比,對整體光順,當(dāng)光順次數(shù)較少時(shí)兩者的光順效果相當(dāng),當(dāng)光順次數(shù)較多時(shí),本文方法具有明顯的變形小和體積保持的優(yōu)點(diǎn);對局部光順,本文方法的光滑程度要好.(2)研究了逆向工程中難點(diǎn)之一的三角網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)分塊技術(shù).針對三角網(wǎng)格模型的數(shù)據(jù)組織特點(diǎn)提出了一種基于特征的塊邊界擴(kuò)展生長數(shù)據(jù)分塊方法,并用整體融合、分解融合和邊界光滑等方法對塊進(jìn)行優(yōu)化

3、,分塊結(jié)果基本符合零件的特征結(jié)構(gòu),為后續(xù)的自由曲面和規(guī)則曲面重建工作打下了基礎(chǔ).(3)研究并實(shí)現(xiàn)了一種三角網(wǎng)格模型的自由曲面重建方法.首先,提出了一種基于追蹤投影的計(jì)算三角網(wǎng)格模型上兩點(diǎn)間路徑的方法,該算法計(jì)算速度快,連線順直,很適于區(qū)域劃分的交互操作;其次,建立了一種可優(yōu)化網(wǎng)格曲面上特征線的模型,使得優(yōu)化后的區(qū)域邊界線既光滑又與模型的特征線相吻合,可獲得較好的四邊界區(qū)域劃分結(jié)果;然后,提出了一種空間四邊界區(qū)域的均勻采樣方法和基于力平衡

4、原理的采樣點(diǎn)均勻分布優(yōu)化方法,可獲得較好的均勻采樣結(jié)果;最后,由于較好的區(qū)域劃分和均勻采樣結(jié)果,擬合的B樣條曲面質(zhì)量也有較大提高.本文區(qū)域劃分的最終結(jié)果達(dá)到了國際著名逆向工程軟件Geomagic Studio的區(qū)域劃分效果.(4)研究了三角網(wǎng)格模型的規(guī)則曲面重建技術(shù).研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于投影的移動最小二乘方法,可實(shí)現(xiàn)對平面散亂帶狀點(diǎn)集的細(xì)化,再經(jīng)過簡化、排序和參數(shù)化,可進(jìn)行B樣條曲線擬合;以此方法來擬合掃掠曲面的輪廓線,可實(shí)現(xiàn)規(guī)則掃掠曲