逆向工程中數(shù)據(jù)拼接與精簡技術(shù)研究.pdf

1、逆向工程技術(shù)是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和創(chuàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)，其已經(jīng)發(fā)展成為CAD/CAM中的一個相對獨(dú)立的范疇。數(shù)據(jù)處理是逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，而多片三維數(shù)據(jù)拼接和精簡又是數(shù)據(jù)處理技術(shù)的兩個重要組成部分。三維數(shù)據(jù)點的質(zhì)量和數(shù)量直接影響著后續(xù)建模工作效果和效率，因此研究數(shù)據(jù)拼接與精簡技術(shù)有著十分重要的意義。本論文闡述了逆向工程的概念、發(fā)展以及數(shù)據(jù)拼接與精簡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡明了本課題的研究意義，對逆向工程中的三維數(shù)據(jù)拼接和精簡技術(shù)做了深入

2、細(xì)致地研究。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面： 1.改進(jìn)了線結(jié)構(gòu)光三維掃描測量系統(tǒng)，利用數(shù)控轉(zhuǎn)臺、三維運(yùn)動機(jī)構(gòu)和線結(jié)構(gòu)光測頭構(gòu)成了四軸視覺測量系統(tǒng)，即把一數(shù)控轉(zhuǎn)臺安裝在三維運(yùn)動機(jī)構(gòu)的X軸上，同時使轉(zhuǎn)臺相對于三維運(yùn)動機(jī)構(gòu)的Z軸傾斜一定角度放置。在測量過程中測頭方向保持不變，通過轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動使物體被測部分處于合適的被測視角來獲取一片測量數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)從多個角度對被測物體的四周和頂部的完整測量。由于多個角度下的測量數(shù)據(jù)具有不同的

3、基準(zhǔn)，利用坐標(biāo)變換把不同基準(zhǔn)下的測量數(shù)據(jù)變換到以轉(zhuǎn)臺中心為原點，轉(zhuǎn)臺軸線方向為Z軸的坐標(biāo)系下，實現(xiàn)了多片數(shù)據(jù)點云的自動拼接。 2.基于三坐標(biāo)測量機(jī)和PH10回轉(zhuǎn)體構(gòu)成的五軸線結(jié)構(gòu)光視覺測量系統(tǒng)實現(xiàn)了自動拼接，在被測物體固定的情況下，通過改變測頭方向?qū)崿F(xiàn)從多個角度完整測量物體。在測頭的每個方向下都標(biāo)定它的外參數(shù)，使從不同角度測量的數(shù)據(jù)具有相同的基準(zhǔn)，實現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)的自動拼接。 3.針對迭代最近點距離(IterativeCl

4、osetPoint，ICP)尋找對應(yīng)點困難的問題，構(gòu)造了一個利用“投影和共線”確立對應(yīng)點的方法，即首先對重合區(qū)域的數(shù)據(jù)點進(jìn)行曲面擬合，通過重合區(qū)域內(nèi)的點在擬合曲面上的“投影”尋找對應(yīng)點集，然后以“經(jīng)過變換的對應(yīng)點與線結(jié)構(gòu)光光心共線”作為條件來確定對應(yīng)點，并在“投影和共線”方法與ICP算法的基礎(chǔ)上提出了PCICP(ProiectionCollinearityIterativeClosestPoint)拼接方法。 4.提出并實現(xiàn)了基