基于雙映射和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)點云直接加工的研究.pdf

1、逆向工程作為一種產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的重要手段，在機械、航空、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了越來越多的重視和廣泛應(yīng)用，是隨著計算機科學(xué)、計算幾何和測量技術(shù)的迅速發(fā)展而成熟起來的一門新興綜合性學(xué)科與技術(shù)。采用逆向工程技術(shù)，不但可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，還可以較快地趕上或超過世界先進生產(chǎn)水平，綜合運用CAD/CAE/CAM以及RPM(快速成型制造)，找到原型產(chǎn)品的缺點并加以改進，設(shè)計生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。對具有自由曲面特征三維散亂點云的直接加工重構(gòu)技術(shù)更是當(dāng)前逆

2、向工程研究的熱點，也是其中的重點和難點。
　　 本文就是基于雙映射和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，針對采自具有自由曲面特征機械產(chǎn)品數(shù)據(jù)點云的直接加工一些關(guān)鍵問題和技術(shù)進行了深入的探討和研究，具體內(nèi)容如下：
　　 （1）基于曲線曲面幾何理論，在以接觸式三坐標(biāo)測量機為載體測量具有自由曲面特征機械產(chǎn)品時，首次提出了為保證測量精度和測量速度的曲率連續(xù)自適應(yīng)測量法，建立了向前探測步長和側(cè)向跨距模型，模型具有較好的通用性和魯棒性，演繹了高階多項式和

3、Bezier 參數(shù)形式的曲率連續(xù)自適應(yīng)測量方法，為具有自由曲面特征機械產(chǎn)品數(shù)據(jù)點云的直接加工搭建了較好的平臺。
　　 （2）對經(jīng)三坐標(biāo)測量機或激光掃描儀通過多次裝夾多次采集得到的數(shù)據(jù)點云，提出借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來統(tǒng)一和對齊無序數(shù)據(jù)點云的方法，詳細比較了目前較典型的五大類16 種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)功能，尋找分段和最快排序的最優(yōu)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，選擇運行函數(shù)、各種系數(shù)、初值和隱含層神經(jīng)元個數(shù)等參數(shù)，確定了快速準(zhǔn)確識別并對齊各數(shù)據(jù)

4、點云塊的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，提升了對齊的效率和精準(zhǔn)性。
　　 （3）通過建立點云密度的計算模型，確定了對齊點云的切片參數(shù)和方向，探索最佳的交互切片方式，詳細研究了適合無序數(shù)據(jù)點云的存儲結(jié)構(gòu)，基于正交投影理論建立了快速搜索并定位切片內(nèi)與當(dāng)前點最鄰近點的雙映射排序模型和方法，在數(shù)據(jù)k-鄰域理論基礎(chǔ)上獲得了近點矢量趨勢計算法完善了雙映射排序算法，完成切片內(nèi)數(shù)據(jù)點的正確序列，分析了相鄰截面線之間的剖分方法，基于較少數(shù)據(jù)點截面線的三角化法構(gòu)建了

5、散亂點云三維空間無空洞無纏繞的拓撲結(jié)構(gòu)。
　　 （4）在三角面片上直接安排數(shù)控加工，將無干涉刀具路徑的生成與干涉檢查兩個相互耦合的過程相對獨立開來，建立了自由曲面數(shù)控加工過程中刀具與工件的干涉檢查模型，演繹了適合球頭刀、平底刀和圓環(huán)刀的干涉檢查方法，實現(xiàn)了相應(yīng)的全干涉檢查，檢測出了曲面加工中的局部和全局干涉，采用等殘留高度法生成了無干涉的刀具路徑，后置處理成G 代碼，使得整個數(shù)控加工有序、精準(zhǔn)而快速。
　　 最后結(jié)合Op