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。     

曲面曲率精简算法研究

逆向工程中对实体扫描时,由于会受到各种因素的影响,使得测量数据多而无序,为后续的曲面重构和曲面拟合等带来困难。应用曲面曲率算法,即在曲面曲率较大的地方,留足够多的点,在曲面曲率较小的地方,留少量的点,使点云曲面收敛为一个稳定的三维数字模型。通过实验结果表明能有效进行数据精简并很好的保持特征。     

摄影测量点云数据精简研究

针对摄影测量过程及所得点云数据的特征,利用模板法计算曲面曲率以确定曲面的精简比,对曲率图像进行非均匀网格滤波,实现了对摄影测量点云数据的精简。计算过程简洁方便,实验结果保持了原有数据的形态。该方法适用于摄影测量点云数据的后期处理。     

曲面重构中测量点云精简方法的研究

反向工程研究中，根据三维测量数据进行曲面重构是其关键技术之一。介绍了曲面曲率的基本理论，根据曲率精简点云的方法及曲率估算的方法，并结合实际对根据曲率精简测量点云数据的方法进行了改进，着重研究了邻域搜索、曲率估算、曲率精简原则等，在保证测量精度的前提下，在提高曲面重构的计算效率、减少存储空间等方面取得了较好的效果。     

面向船体外板曲面重建的散乱点云精简算法

针对船体外板形变曲面实时检测与快速高效三维重建的要求。提出了以空间层次剖分和特征曲率相融合的精简算法,通过k-d树剖分准则将三维点云数据剖分成不同层次空间,层层递归形成树状数据模型,在每个节点空间内,同时分别利用K-邻域计算、曲率估算,获得点云特征曲率信息,设定可调的曲率阈值,依据阈值将同一数据源的点云数据区分为不同曲率大小的区域,运用不同的精简算法,实现保持曲面基本特征的曲面重建。实验结果分析,该算法保证曲面重建的基础上,大大减少了曲面的点云数量,提高了曲面重建效率。     

基于光学测量点云数据的CMM测量路径规划

在分析几种现有测量路径规划算法的基础上,提出了一种基于光学测量的CMM二次测量路径规划算法,该算法在已有光学测量零件点云数据的基础上建立邻近点信息,运用点云之间的曲率、距离特征信息提取采样点,以生成CMM测量路径。     

基于扫描线的三维激光扫描数据精简算法

在曲面重构中,三维激光扫描线点云数据量过大,不利于计算、存储和曲面重构。通过分析角度偏差法和弦偏差法的工程适用特点,提出了同时基于角度偏差法和弦偏差法的改进型点云数据的直接精简方法,利用Matlab实现了对扫描线点云进行逐线精简。此外,介绍了一种基于二次曲面拟合的数据点曲率估算方法,并以颜色显示点云的曲率分布,计算结果显示了方法的有效性。     

多视点云数据的拼合与精简技术研究

逆向工程中点云测量数据的数量对后续的处理过程影响很大,其精简处理直接影响样件的曲面造型精度.分析了点云数据的精简与数据拼合的关系,讨论了进行数据精简和数据拼合先后顺序对造型精度的影响,得出了针对不同结构的样件必须进行不同处理的结论.     

反求工程中过渡曲面特征提取算法研究

针对反求工程中常见的过渡曲面特征，提出了一种过渡曲面特征的提取算法。该算法包括数据分块和过渡曲面参数提取两部分，在数据分块算法中，通过数据精简，曲率估算和曲率比较等步骤，将过渡区域的数据点从原努点云数据中分离出来，在过渡曲面参数提取算法中，通过圆柱拟合和过渡区域跟踪算法，计算出一系列过渡曲面的截面线，该算法和已有的过渡曲面特征提取算法相比，无需人工交互，而且适用于等半径过渡曲面特征和变半径过渡曲面特征。     

逆向工程中基于小波和曲率图像的离散数据配准

提出了基于小波和曲率图像的数据配准算法,用于逆向工程中不同视角测量数据的配准.对原始数据不需要进行预处理,该算法可直接操纵原始数据,并自动检测不同视角数据集的公共重叠部分,进行快速配准.首先采用局部Bezier曲面拟合方法计算测量数据的离散曲率,然后采用主元分析方法对数据进行采样,构造曲率图像.利用小波分析对曲率图像进行匹配后,可求得原数据集的公共重叠数据.在此基础上利用单位四元数法可求得空间旋转和平移矩阵,实现原始数据配准.运行实例证明了此算法的有效性.     

齿轮整体误差测量中异点接触误差及其修正

在齿轮整体误差测量技术中,整体误差测量结果与齿轮单项误差测量仪器的结果之间存在差异的问题一直没有得到很好的解决。通过对齿轮整体误差测量中异点接触现象的分析,提出了异点接触误差的定义和计算方法,分析了异点接触误差和曲率干涉误差在本质上的不同之处,提出了基于准形态学滤波的异点接触误差修正方法,并进行了异点接触误差修正的仿真试验和实际整体误差测量结果的误差修正试验。理论分析和试验数据表明,修正后的整体误差测量结果更加接近实际被测齿廓的真实形状,应用本方法修正异点接触误差的效果显著,可提高整体误差式齿轮量仪的测量精度。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

测量微悬臂梁曲率的相移显微干涉法

提出了一种基于显微干涉和有限差分法在微悬臂梁上实现曲率精确测量的方法.该方法将使用相移显微干涉法测得的微悬臂梁表面弯曲信息与用有限差分法解析的弯曲量进行对比,再运用拟牛顿算法或最小二乘法得到曲率的最佳匹配值.实验结果表明:使用该方法可获得弯曲量测量值和解析值之间的均方根差值在1.5 nm以内的精确曲率值,并且一定的像素偏移带来的误差对曲率测量的结果影响很小.由于方法保留了光学干涉法高分辨率及高精度等优点,并考虑了非理想边界条件的影响,在MEMS残余应力和应力梯度测量中具有较大实用价值.     

Damage detection of damaged beam by constrained displacement curvature

Structural damage detection technique involves the problem of how to locate and detect damage that occurs in a structure by using the observed changes of its dynamic and static characteristics. The objective of this study is to present an analytical method for damage detection by utilizing displacement curvature and all static deflection data to be expanded from the measured deflection data. Utilizing the measured displacements as displacement constraints to describe a damaged beam, minimizing the change of the displacement vector between undamaged and damaged states, and neglecting the variation between the test data and the analytical results, the deflection shape and displacement curvature of the damaged beam can be estimated, and the damage can be detected by the curvature. The validity and effectiveness of the proposed method are illustrated through comparison with the experimental results of a simple cantilever beam test.     

逆向工程中点云数据的精简处理研究

文中概述了逆向工程的内容,指出对数据点云进行精简处理的重要性;在分析角度—弦差法和基于八叉树非均匀网格法这两种精简方法特点的基础上,提出了基于这两种方法的改进型数据精简方法。最后对该算法的优缺点作了小结。     

应用锥光偏振全息技术的航空叶片测量新方法

针对航空叶片型面复杂、曲率变化大的特点,提出一种应用锥光偏振全息原理的测量方法,该方法采用同一束锥光照明,允许被测表面的法向方向与光轴的夹角有较大的变动范围,从而避免叶片曲率变化对测量的影响。在此基础上,利用提出的基于隐式多项式的数据配准算法实现测量数据与CAD模型数据的同位姿化,获得叶片型面误差分布及相关几何参数的偏差,为加工工艺参数的调整提供精确的参数。实验结果表明,该方法测量重复性小于8μm,达到航空叶片自适应加工对测量的要求。     

The Pre-Processing of Data Points for Curve Fitting in Reverse Engineering

Reverse engineering has become an important tool for CAD model construction from the data points, measured by a coordinate measuring machine (CMM), of an existing part. A major problem in reverse engineering is that the measured points having an irregular format and unequal distribution are difficult to fit into a B-spline curve or surface. The paper presents a method for pre-processing data points for curve fitting in reverse engineering. The proposed method has been developed to process the measured data points before fitting into a B-spline form. The format of the new data points regenerated by the proposed method is suitable for the requirements for fitting into a smooth B-spline curve with a good shape. The entire procedure of this method involves filtering, curvature analysis, segmentation, regressing, and regenerating steps. The method is implemented and used for a practical application in reverse engineering. The result of the reconstruction proves the viability of the proposed method for integration with current commercial CAD systems.     

自由曲面逆向工程系统的研究

在曲面数字化规划和曲面重构研究的基础上,开发了基于非接触测量的逆向工程系统。在曲面重构数字化方面,提出基于曲面曲率和被测点切线斜率的自适应采样规划。在曲面重构方面,提出基于曲面曲率的数据点自适应压缩方法,以实现对散乱点的ＮＵＲＢＳ曲面重构。试验表明所开发的逆向工程系统是可靠和有效的。     

点采样曲面的曲率估计

本文提出一种直接在点采样曲面上计算曲面的高斯曲率、平均曲率及主曲率等局部微分性质的方法。首先，为了去除测量产生的噪声和误差，引入高斯核函数为每个采样点加权；接着计算每个采样点的最近邻域点集；然后用双三次B样条曲面最小二乘拟合邻域点集，构造局部参数曲面来逼近原始曲面，以局部参数曲面的曲率估计点采样曲面的曲率；最后给出曲率估计的应用。实验结果表明，该方法能有效地反映曲面的基本特征。