基于特征與約束的截面輪廓最優(yōu)化重構(gòu)方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及新的原理和技術(shù)的不斷引入，對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)速度和技術(shù)的要求也越來越高。逆向工程可以快速的消化吸收先進(jìn)技術(shù)，在產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的過程中占有重要地位。基于特征的逆向工程建模技術(shù)已被證明是最能反映產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖的逆向建模方法，但是在基于截面輪廓特征的逆向建模方法中，對(duì)反求精度要求較高的工業(yè)零件時(shí)，截面輪廓曲線的重構(gòu)質(zhì)量還存在不足。本文以最大程度的還原初始設(shè)計(jì)意圖，重構(gòu)高質(zhì)量的截面輪廓曲線為目標(biāo)，主要從截面數(shù)據(jù)

2、的初步分段，截面輪廓線分段點(diǎn)的精確提取，構(gòu)建基于G1連續(xù)性約束的截面輪廓最優(yōu)化重構(gòu)模型，非線性約束模型的簡化等方面展開研究。
　　在基于截面輪廓特征的逆向建模方法中，截面數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)預(yù)處理是重構(gòu)截面輪廓線的前提。介紹了利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)獲取截面數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)測(cè)量方法，進(jìn)一步說明了在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量前要制定測(cè)量方案，要遵循一定的測(cè)量規(guī)則。研究了作為獲取截面數(shù)據(jù)主要方法的點(diǎn)云切片，在給出詳細(xì)點(diǎn)云切片算法的基礎(chǔ)上研究了針對(duì)二次曲面和簡單自由曲

3、面切片方向確定方法。研究了利用離散曲率估算并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)交互對(duì)截面數(shù)據(jù)初步分段方法，詳細(xì)給出了基于曲線擬合的截面特征類型識(shí)別方法。
　　在截面數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，相鄰不同特征數(shù)據(jù)間的分段精度對(duì)后續(xù)重構(gòu)截面輪廓的質(zhì)量有重要影響。直線、圓弧和B樣條曲線是組成截面輪廓曲線的主要特征，利用平滑濾波弱化邊界特征的作用，在邊界約束為G1連續(xù)時(shí)，提出了分段點(diǎn)區(qū)間提取算法，為下一步尋求精確分段點(diǎn)提供搜索范圍。對(duì)圓弧特征與自由特征相鄰情況，提出了圓弧特征直

4、線化方法，簡化了分段點(diǎn)區(qū)間及分段點(diǎn)的求解模型。
　　研究了截面特征曲線擬合表達(dá)和曲線間G1連續(xù)約束表達(dá)，提出了兩種分段點(diǎn)精確提取算法：以B樣條曲線逼近誤差的期望值為判斷條件，在區(qū)間內(nèi)采用二分法迭代樣條首個(gè)控制頂點(diǎn)來搜索精確分段點(diǎn)；根據(jù)樣條曲線初次擬合時(shí)在邊界處切矢方向與直線方向夾角信息，設(shè)置合適閾值來判斷分段點(diǎn)位置。對(duì)兩種方法從效率和精度上做了比較分析。
　　結(jié)合實(shí)例，分別采用模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行截面輪廓重構(gòu)，利用本文