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。     

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。     

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。     

基于局部基面参数化的点云数据边界自动提取

提出了一种反求工程中基于局部基面参数化方法的点云数据边界特征的自动提取方法。首先选择合适的局部基面 ,然后用点云垂直投影于局部基面投影点的参数化代替空间点的参数化 ,二次参数曲面逼近点云 ,再利用曲面的微分特性估计点云数据的曲率值 ,求出曲率极值点 ,从中提取边界点。通过这些边界点可以进一步拟合边界曲线 ,达到对点云数据进行自动分片的目的。该方法具有较强的可操作性和实用性 ,对于反求工程的自动化和智能化研究具有实际意义     

一种基于三维点云的棒材弯曲变形检测方法

针对棒材弯曲变形缺陷检测问题,提出了一种基于三维点云的棒材弯曲变形检测方法。利用三维传感器多视角扫描,经过降噪、简化、配准操作获取棒材点云数据,RANSAC算法求取棒材轴线方程,依据轴线方程将棒材点云数据坐标变换,基于点坐标信息分割点云,获得多条外形曲线数据,得到棒材弯曲变形数据。棒材检测实验表明：文中方法测量与人工测量最大误差为1.16 mm,对棒材合格判定结果与人工一致,证明了文中方法的有效性。     

遗传规划在反求工程中的应用

曲线的拟合精度,是衡量反求工程中CAD建模工作成功与否的一个重要标准,针对反求工程中随机扫描所产生的散乱点云数据,在单个数据点满足给定误差的情况下,以数据点与其在曲线上相应参数点之间的距离平方和最小为优化的目标函数,利用遗传规划求解散乱点云数据的精确逼近函数来拟合B样条曲线,并在实验中取得了良好的效果.     

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。     

在Pro/E中基于点云数据建立CAD模型的几种方法

介绍了逆向工程中基于点云建模的基本理论及Pro/ENGINEER中逆向工程的建模工具,提出了在Pro/ENGINEER中基于点、点列、点云数据的曲线曲面模型建构方法以及基于不同产品外形曲面的CAD模型建构方法和技巧,并进行对比得出结论。     

反求工程中点云数据的曲线拟合技术

针对反求工程中的激光随机扫描所产生的散乱点云数据,提出一种曲线拟合方法。该方法能有效地对点云数据进行三角剖分、精简、平滑去噪处理等操作,并能最终得到满足要求的拟合曲线。     

冲焊泵叶轮主件逆向三维重建

不锈钢冲焊泵是一种高效、节能、环保的新型多级离心泵,有关研究尚处于初步阶段。使用三维激光扫描仪采集不锈钢冲焊泵叶轮主件的可视表面图像数据,得到了巨量点云数据,在Pro/E 5.0上通过删除界外值、噪声处理、精减数据点云、数据点云分割与重组、特征抽取与曲线生成以及对点云数据矢量化排序等点云预处理过程,包络、小平面粗调、移除腹板及小平面精调等包络特征操作,松弛与生成集管等小平面特征处理,NURBS曲线生成与曲面重建等,先使用完全逆向法生成了冲焊泵叶轮主件三维模型,同时采取包括生成内外部轮廓与叶片型线、创建曲面模型、实体化等具体步骤的反向提取与正向设计相结合的方法重建得到了该主件的三维实体模型。     

基于二元Lagrange插值的点云数据切片技术

针对低密度点云切片精度难以保证的问题,提出了一种针对各种密度点云数据的点云切片算法。首先,拟定切片方案,确定切片平面组并根据切片平面组获得带状点云数据。其次,利用带状点云的步进排序方法,对其进行排序,并按排序选取一定数目的点云作为插值节点。再次,基于二元Lagrange插值法在特定插值点处对所选插值节点进行插值,并依照点云顺序依次对带状点云进行运算,从而得到切片平面上的二维有序点列。最后,对此点列进行最小二乘拟合,得到点云数据的截面曲线。应用实例表明:该算法突出优点为适应性强,且准确快速、稳定可靠。     

一种基于曲线拟合与采样的点云数据压缩方法

在反求工程中,从样件表面采集得到的通常是数量非常庞大的点云数据,严重影响了曲面重建算法的效率;另外,基于四边域曲面的重建算法通常要求型值点数据呈拓扑矩形排列,而采样得到的散乱点云通常不满足这一拓扑要求。文中提出了一种新的数据压缩技术路线,用于把海量散乱点云数据合理地压缩到四边域曲面重建所要求的数据量和拓扑形式。该方法的核心是B样条曲线的拟合和采样。为使采样点更好地反映原始模型的外形特征,给出了一种基于曲率的自由曲线自适应采样算法。应用实例表明本文提出的方法达到了预期的效果。     

点云对称边特征的最优化提取技术

针对点云对称边特征提取精度问题和严格对称问题通常不能满足要求的情况,提出点云对称边特征的最优化提取技术。根据CAD模型定制的模板中包含后续求解的相关信息。配准模板与点云数据,根据模板中点和切矢构建一系列平面,再利用其对点云数据进行切片获得一系列二维截面数据。对每一截面数据进行优化求解获取边点。将求解的一系列边点以对称中心为界分为两半,一半以模板中的对称轴为中心做镜像获得参数化的点,将参数化的点与另一半边点一起构成目标点。对这些目标点进行整体的约束优化,获得最优边曲线。根据对称轴对最优边曲线做镜像获得另一边的边曲线。运行示例证明了该方法的可行性,运行结果表明,提取的对称边特征在满足精度的同时保证了严格的对称。     

逆向工程中点云处理及拟合新方法的研究

基于逆向工程软件imageware的设计基本思路,以某轧辊的点云数据作为研究对象,对点云处理及拟合方法进行对比分析。结果表明:基于点云曲率拟合基准平面能够显著减小拟合误差,提高拟合精度;B样条曲线拟合不仅拟合精度较高,而且曲线光顺性较好;基于B样条的分段拟合方法能够解决B样条曲线不能精确反映二次曲线的问题,提高拟合精度;随着截面数量的增加,曲面-点云偏差减小,当截面数量增加到一定程度时,曲面-点云偏差缓慢增加,最后趋于稳定。     

航空发动机压气机叶片的逆向建模及应用

为得到高质量的航空发动机压气机叶片型面,采用三维扫描仪准确测量获取叶片点云数据,将点云数据去噪和精简处理后等距提取叶型截面点云并存储为二维数据。利用Matlab软件对叶型截面二维点云数据采用三次B样条曲线整体逼近拟合的方法形成叶身截面曲线,并在SolidWorks软件中放样生成叶身型面。逆向建模后的叶片可借助UG二次开发生成磨削抛光路径轨迹线,成功实现了叶片模型的应用。结果表明逆向建模成型后的叶片精确性高,光顺性好并且对解决实际的工程问题提供帮助。     

调节阀阀瓣型线拟合

结合RE技术对调节阀阀瓣型线进行逆向拟合设计。通过HandyScan3D拍照测量机对实物的数据采集,得到了阀瓣的点云数据,并根据点云提取所需的曲线特征数据,利用正交函数作最小二乘拟合,给出了阀瓣曲线反求拟合的技术路线。     

散热盖模具点云数据处理技术研究

散热盖注塑模具进行三维模型重建技术主要研究内容有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、模具三维实体化等。点云数据预处理主要包括点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。由于任何测量系统在采集数据时均存在误差,所以在重建模型之前,必须对采集的数据进行预处理。点云数据预处理主要包括多视点云拼合、点云数据滤波及平滑、数据精简、对噪声点和异常点的处理以及对数据进行的平滑操作等几方面。预处理后所获得的纯净数据将为后续研究奠定良好基础。     

基于形态学算法的摄影测量数据噪声滤波

摄影测量的点云数据通常叠加有多种形式的噪声信号,针对摄影测量中得到的扫描线形式的点云数据,采用形态学算子进行了噪声滤除。在完成噪声滤波的同时,在一定程度上对零件陡峭处获得的数据进行自动拟合。实例验证表明,该滤波方法处理速度快,其效果比其他的滤波方法好,滤波后的数据符合曲线曲面重构的要求。     

截面扫描型点云数据的三角剖分算法

截面扫描型点云数据三角剖分的难点在于在三角剖分中找到一个合适的数学模型来统一各条扫描线点个数。本文利用NURBS曲线的表达式作为数学模型,提出了基于曲线相容性的三角剖分方法。首先对截面轮廓数据进行排序,用NURBS曲线进行拟合,然后对截面曲线进行相容性操作,在离散的基础上实现了三角剖分算法。