逆向工程中自由曲面與規(guī)則曲面重建關鍵技術研究.pdf

1、近年來,隨著坐標測量設備的發(fā)展,人們能夠方便地獲得復雜實物的三角網(wǎng)格模型測量數(shù)據(jù),對這類數(shù)據(jù)的反求技術亟待發(fā)展.本文對基于三角網(wǎng)格模型的復雜曲面及規(guī)則曲面的重建問題進行了深入的研究,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.在曲率估算的基礎上,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平均實現(xiàn)網(wǎng)格頂點的調(diào)整,達到光順的目的,并針對局部光順提出一種根據(jù)鄰點所在環(huán)的層次

2、來分配權值的方法,可以更多地減弱區(qū)域內(nèi)噪聲點的影響.與Karbacher&Hausler提出的曲率均勻法相比,對整體光順,當光順次數(shù)較少時兩者的光順效果相當,當光順次數(shù)較多時,本文方法具有明顯的變形小和體積保持的優(yōu)點;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之一的三角網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)分塊技術.針對三角網(wǎng)格模型的數(shù)據(jù)組織特點提出了一種基于特征的塊邊界擴展生長數(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行優(yōu)化

3、,分塊結果基本符合零件的特征結構,為后續(xù)的自由曲面和規(guī)則曲面重建工作打下了基礎.(3)研究并實現(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算三角網(wǎng)格模型上兩點間路徑的方法,該算法計算速度快,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、原理的采樣點均勻分布優(yōu)化方法,可獲得較好的均勻采樣結果;最后,由于較好的區(qū)域劃分和均勻采樣結果,擬合的B樣條曲面質(zhì)量也有較大提高.本文區(qū)域劃分的最終結果達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.研究并實現(xiàn)了一種基于投影的移動最小二乘方法,可實現(xiàn)對平面散亂帶狀點集的細化,再經(jīng)過簡化、排序和參數(shù)化,可進行B樣條曲線擬合;以此方法來擬合掃掠曲面的輪廓線,可實現(xiàn)規(guī)則掃掠曲