直接加工中散亂點云拓撲結(jié)構(gòu)建立的研究.pdf

1、逆向工程是實現(xiàn)自由曲面零件數(shù)字化仿制和改進的一項重要技術(shù)，擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。在目前的逆向工程中，都要由測量點云經(jīng)曲面擬合、等距、裁剪等操作進行曲面重構(gòu)，進而才能在曲面模型上生成數(shù)控加工刀位，這類方法中的自由曲面重構(gòu)過程相當繁瑣費時，而且精度難以保證。由此，我們派生出由測量點云來直接生成數(shù)控加工路徑的思想，它可跳過復(fù)雜且難以控制的曲面重構(gòu)環(huán)節(jié)。 基于直接加工的思想，著重研究了散亂點云的拓撲結(jié)構(gòu)重建方法。通過大量零件表面數(shù)據(jù)的

2、測量，比較自由曲面測量的各種手段，并采用TDV800型激光掃描儀測得典型零件的散亂點云作為研究對象，研究包括數(shù)據(jù)拼合、濾波、精簡及坐標變換等預(yù)處理操作；在拓撲結(jié)構(gòu)重構(gòu)過程中，將散亂點云進行等間隔區(qū)域分割，同時建立新的鏈表結(jié)構(gòu)分區(qū)存儲點云數(shù)據(jù)。在每個區(qū)域內(nèi)通過鄰域法將點云進行壓縮并投影至切平面，得到一系列的切平面散亂點集。由平面上點的二維坐標定位，提出基于正交投影理論的雙映射算法。該算法能快速定位點的位置及其鄰域搜索范圍，采用雙映射算法對

3、切平面上的散亂點進行排序，分析平面點自然次序鄰接排序的局限性，通過計算當前點與其鄰近點的矢量分布趨勢，提出雙映射排序中鄰近次序點的判斷準則，進一步改進雙映射排序算法，完成各切片上數(shù)據(jù)的拓撲重構(gòu)。在各切片之間，采用三角網(wǎng)格剖分手段來建立點云在空間的完整拓撲結(jié)構(gòu)，并提出了相鄰截面線之間添加剖分線段的改進算法，在網(wǎng)格線的二次剖分中，對剖分情況進行分類，結(jié)合采用最小內(nèi)角法計算余下剖分線段。同時設(shè)計三角面片的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并保存輸出三角面片，完成點