稀疏点云的曲面重构

为研究曲面重构中的一类特殊数据,针对稀疏点云提出了一种高效、简单、实用的曲面重构方法。首先分析稀疏点云自身特点,按特征进行预处理与分块。然后依次拟合曲线,通过参数化优化与调整,得到适合造型的曲线,并且引入迭代、渐进的思想来弥补部分数据的缺失。最后利用两种典型重构方法分别对不同分块数据进行曲面重构。实例表明,该方法解决了稀疏点云的曲面重构过程中由于点云信息量少造成的重构困难。     

稀疏点云的曲面重构

为研究曲面重构中的一类特殊数据,针对稀疏点云提出了一种高效、简单、实用的曲面重构方法。首先分析稀疏点云自身特点,按特征进行预处理与分块。然后依次拟合曲线,通过参数化优化与调整,得到适合造型的曲线,并且引入迭代、渐进的思想来弥补部分数据的缺失。最后利用两种典型重构方法分别对不同分块数据进行曲面重构。实例表明,该方法解决了稀疏点云的曲面重构过程中由于点云信息量少造成的重构困难。     

基于Imageware和UG的蜗轮逆向工程曲面重构方法研究

对曲面重构的方法进行研究,实现单件蜗轮三维模型的快速重构。采用非接触式三维扫描仪获得点云数据,使用逆向工程软件Imageware对点云数据进行预处理和曲面重构,主要讨论曲线重构曲面和点云直接拟合曲面的两种方法,并对两种方法得到的曲面进行拟合精度和光顺性的对比分析,在UG中完成蜗轮三维模型的基准坐标系对齐和后续实体的建模操作。结果显示,曲线重构曲面的方法更能满足蜗轮齿面的精度和光顺性要求。采用这种方法可以快速实现蜗轮三维模型的精准重构,为蜗轮单件、小批量的快速再制造提供了CAD模型。     

基于Imageware的曲面特征建立

本文主要介绍了逆向工程中点云处理结束后。基于处理后的点云数据,结合曲面重构理论,对处理后的点云进行表面重构。对曲面特征的坐标定位、曲线特征建立,曲面特征建立进行介绍和试验。     

自由曲面CAD模型点云数据生成方法研究

在三维测量点云数据与CAD模型配准过程中,设计了两种自由曲面CAD模型点云数据生成方法:等参数采样离散法和基于曲率的采样离散法。应用两种方法评价离散化结果:首先将点云数据进行曲面重构,并与原曲面比对;然后与三维测量点云数据进行配准,得到等参数离散间隔及基于曲率的离散密度对重构和配准误差的影响。实验表明:等参数方法和基于曲率的方法,当点云数据密度达到一定值时均对重构和配准没有影响;在同样点云数据的情况下,基于曲率的离散化方法精度高于等参数方法;但在最大重构误差一致时,基于曲率的方法需要的点云数据远小于等参数化方法所需要的。     

Surfacer在曲面重构中应用研究

针对典型样件分析了由样件点云到曲面实体生成的处理方法,重点讨论了曲面点云的处理、定位操作,实现了轮廓曲线的生成和曲面的重构,通过曲面的延伸和修剪处理,完成由点云到曲面实体的重构,对曲面和点云信息进行了误差比较,最后得出结论。     

汽车散热盖模具点云数据曲面逆向重构技术研究

主要研究汽车散热盖模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化实现方法等。点云数据预处理主要研究点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。针对逆向工程关键核心技术如拟合曲面的质量分析、曲面片的修剪和编辑等进行了深入研究,最终针对模具不同特征区域点云的特点,结合两种建模思想,面向散热盖模具的点云数据完成了曲面模型重建,为最终实现模具三维实体逆向建模和模具磨破损区域的三维精确建模奠定基础。     

反求工程技术在复杂曲面重构系统中的应用

论述了针对注塑零件复杂曲面的反求设计,提出运用CCD白光光栅非接触工业相机采集点云数据,将点云数据加载到Geometric软件中,利用NURBS曲面重构方法和插值算法,进行点云数据筛选,构造点云特征网格和曲面拟合,得到点云曲面的三维重构.实践证明,基于Geometric系统的NURBS曲面重构方法,在复杂曲面为原型实体重构的反求设计中具有理想的应用价值.     

基于Imageware的曲面重构研究

点云数据处理、曲面质量评价、特征提取与曲面建模是逆向CAD模型重构中的几个关键环节,简要介绍逆向工程的概念、特点、工作流程,以及利用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理的原理和方法,详细地阐述了如何由大量数据点进行曲线、曲面反求的曲面逆向设计方法,完成了头盔曲面的三维几何模型逆向设计,并论证了该方法的可行性,这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高了产品的设计效率。     

UG/Imageware在逆向工程曲面重构中的应用

结合曲面自身特点,采用ATOS扫描仪对其扫描得到点云数据,利用逆向造型软件Imageware强大的点云数据处理功能,采用4-边界法在Imageware中进行点云数据处理、曲线处理、曲面处理等,重构曲面模型并进行模型误差评价.利用UG Nx4的曲面创建优势,将Imageware中提取4-边界曲线,导入UG NX4中创建曲面并进行光顺分析,直至得到最优化曲面.这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高产品的设计效率.     

微型复杂曲面重构方法研究

微型复杂曲面广泛存在于生物体特征的医疗产品中,是逆向重构和三维检测的难点。以定制耳内式助听器复杂曲面重构为例,对参数转化中模型信息的完整化进行研究。通过红外激光扫描仪采集机壳点云数据,并进行预处理,采用精确曲面法生成高精度及光顺的机壳曲面并将其实体化。将助听器点云数据和重构曲面进行比对,得到重构模型的精度为0.05 mm。利用SLA技术打印生成高精度助听器样机,并与原助听器点云数据进行比对,试验得到曲面的重构精度为0.065 mm,结果显示:该曲面重构的方法准确、有效,可为微型复杂曲面重构提供有效支撑。     

基于Imageware和Pro/E的齿轮逆向工程模型重建技术研究

为了拓宽齿轮的反求建模途径,探索了从曲面重构的角度建立齿轮几何模型的方法。以具有较高运动精度和接触精度要求、用于某重型卡车中桥中行星机构的行星轮为对象,结合Imageware和Pro/E两个软件的优势,进行反求建模研究,先在Imageware中依据测得的点云数据重构出一个轮齿的曲面和一些特征曲线,然后在Pro/E中构建齿轮的整张曲面,最终去除材料得到了基于点云数据的直齿轮实体模型。研究结果表明,通过曲面重构来建立齿轮CAD模型是行之有效的方法。     

反求工程中基于点云数据集的CAD建模研究

提出了一种新的基于神经网络的点云数据重构CAD光顺造型的新算法。首先对点云数据平滑处理;然后进行特征线提取,并以特征线为基础对曲面进行分割。该方法能直接从神经网络的权值矩阵得到曲线的控制顶点／曲面的控制网格,通过神经网络的权值约束实现曲线段／曲面片之间的光滑拼接。同时对恢复的隐式表面的初始逼近网格自适应性优化。实验效果表明,该方法能够得到精确的逼近结果,同时能满足反求工程的实时需求.     

基于逆向工程的汽车覆盖件曲面重构技术研究

针对汽车覆盖件复杂曲面重构效率低和精度光顺度低等问题,提出基于逆向工程的多种曲面重构技术相结合的方法。通过多种测量技术采集多组点云数据,采用除噪、平滑等技术进行点云预处理,将多组点云数据统一到同一坐标系下,并通过研究Bezier理论和NURBS理论的优缺点,采用多种重构技术相结合的方法达到快速曲面重构的目的。采用该方法进行了汽车覆盖件车门内板的重构,结果表明该方法能够方便快捷地达到复杂曲面重构的精度和光顺度要求,具有较好的实用性。     

基于逆向工程的汽车覆盖件CAD建模技术研究

为了得到复杂曲面的三维模型,分析了利用逆向工程进行三维模型重建的关键技术,提出了一种实现汽车覆盖件快速CAD建模的方案.采用数字近景摄影测量技术和三维光学测量系统相结合的方法实现点云数据精确采集,利用Imageware和catia软件相结合的方法,经过点云处理、曲线曲面重构、精度分析,最终得到产品三维模型.结果表明,方案可以快速、精确的实现复杂曲面的三维建模.     

逆向工程中点云孔洞填充算法的研究

提出了一种新的孔洞光滑填充算法。该算法首先从孔洞周围已有的点云数据中提取采样点,对得到的采样点进行插值拟合得到拟合曲线,然后离散曲线形成点列,补充到空白区域,较好地解决了使用曲线插补方法实现散乱点云数据中孔洞光滑填充问题。由于避免了使用参数曲面对散乱数据点云进行插补,该方法可以应用于具有复杂曲面形状的点云。     

逆向工程中的数据精简研究

逆向工程中,数据精简技术是进行曲面重构的重要内容。介绍了曲面曲率的基本理论,根据曲率精简点云的方法,并结合实际对根据曲率精简点云数据的方法进行改进,着重研究了邻域搜索、曲率计算、曲率精简原则等内容,在保证测量精度的前提下,时提高曲面重构的计算效率、减少存储空间等有较好的效果。     

曲面重构的扫描数据特征分割技术研究

为提高扫描数据的曲面重构质量,引入特征曲线进行扫描数据云的区域分割。提出两种特征点的搜索方法,即斜率法和曲率不连续法,给出四种常见扫描线型对应的曲率分布图,并通过实例验证算法的有效性。     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

基于高空激光雷达扫描系统的稀疏点云分割

针对高空激光雷达扫描系统的性能和复杂大尺度路面稀疏点云数据的分布特征,提出一种基于高空激光雷达扫描系统的稀疏点云分割方法。采用基于点云分块的区域生长算法,在坡路等复杂地面情况下点云数据出现曲面时可以快速准确地分割地面;采用基于密度的DBSCAN聚类算法,使得路面点云稀疏情况下也可以准确地将非路面点云聚类并标记。在港口轮胎式集装箱起重机大车上搭建实验平台,测试港口晴天、雨天两种数据皆可以很好地对路面点云实时分割处理,在应用场景中证明了该分割方法的有效性与实用性。