逆向工程曲面重建技術的研究與應用.pdf

1、現(xiàn)有逆向工程過程包括實物表面數(shù)字化、數(shù)據(jù)預處理、點云分割、曲面重建等環(huán)節(jié)，且各個環(huán)節(jié)中的關鍵難題仍是目前研究熱點。曲面重建是逆向工程中最為關鍵的環(huán)節(jié)之一，其處理速度和質量最終制約著下游的CAD再設計等作業(yè)進程。在當前基于實物的逆向工程中，根據(jù)逆向工程cAD建模系統(tǒng)曲面造型的特點不同，實現(xiàn)曲面模型重建的方式大致可以分為兩類：傳統(tǒng)曲面造型方式和快速曲面造型方式。傳統(tǒng)曲面造型方式遵從典型的逆向工程流程，即點一線一面，它藉由使用Bézier和N

2、URBS曲面直接由曲線或測量點來創(chuàng)建曲面。而快速曲面造型方式則是通過對點云的網格化處理來實現(xiàn)的。一個完整的網格化處理過程通常包括以下步驟：首先，從點云中重建出三角網格曲面；再對這個三角網格曲面分片，得到一系列有四條邊界的子網格曲面；然后，對這些子網格逐一參數(shù)化；最后，用NURBS曲面片擬合每一片子網格曲面，得到保持一定連續(xù)性的曲面樣條，由此得到用NURBS曲面表示的CAD模型，可以用CAD軟件進行后繼處理。 高級曲面處理目的是要

3、對模型的美學要求和工程設計的意圖進行分析，從而開發(fā)出高質量表面。遺憾的是，使用傳統(tǒng)曲面造型方式進行曲面重建需要大量建模時間的投入和熟練建模人員的參與，特便是在要求構建A曲面時?？焖偾嬖煨头绞降囊胝菫榱艘朔鲜龅娜秉c。然而，快速曲面造型方式也存在一些不足：曲面對點云的快速適配需要使用高階NURBS曲面(而相同的情況下，傳統(tǒng)曲面造型方式只需要低階曲面)；面片之間難以實現(xiàn)曲率聯(lián)系，造成產品制造應用上的限制。 由此，本文首先對上

4、述兩種典型逆向工程曲面重建方式的理論與應用進行了研究，而后在此基礎上提出了一種結合兩種曲面造型方式優(yōu)勢的混合曲面造型方式。該方式先應用快速曲面造型方式對點云進行多邊形網格化處理，提取出符合NURBS曲面模型所采用的四邊形域參數(shù)曲面面片網格模板，而后在傳統(tǒng)的逆向建模CAD系統(tǒng)中應用傳統(tǒng)曲面造型方式進行處理，并重建出曲面模型。使用這種方式，可以克服快速曲面造型方式不易實現(xiàn)曲率連續(xù)的不足，又可以降低使用傳統(tǒng)曲面造型方式進行曲面重建提取特征線的