基于曲面局平特性的快速曲面重建算法

提出了一种基于曲面局平特性的散乱点集的曲面重建算法。基于曲面局平特性的重建算法具有快速、内存需求少的优点,但这类算法对输入点集有局部平坦性的要求,对局部质量没有保证,容易出现空洞、重叠、法矢不连续等缺陷。通过分析对这类方法进行改进。实践结果表明,在采样点过少或极其不均匀情况下,仍能得到较好的重建质量。     

散乱点云的三角网格曲面重建算法

在采用计算机视觉法获取物体三维重建数据的过程中,为了得到较完整的模型信息,所测得的曲面点通常带有大量冗余,而这些冗余数据的存在大大增加了曲面重建的难度.在此背景下,我们针对散乱无序、无任何几何拓扑信息的密集数据,提出了一种空间三角网格直接剖分算法.该算法能够节省存储空间,提高曲面重建效率,保证输出的曲面网格优质.算法首先对原始数据进行预处理,然后采用空间栅格法及Delaunay空球等准则,扩展动态三角网,最后统一法向量输出完整的三角网格模型.通过实例证明,算法重建速度快,曲面网格质量高.     

基于二维Delaunay近邻的空间散乱数据曲面重建算法

给出了一种新的散乱数据曲面重建算法。算法基于曲面的局平特性，通过二维Delaunay三角剖分到三维空间的映射，快速查找空间任意点的Delaunay近邻，然后根据散乱数据重建三角网格中顶点互为Delaunay近邻的原理，进行曲面拓扑重建。应用新的求解κ-近邻和二维Delaunay近邻的算法，提高了曲面重建的算法效率。实验表明，该算法高效、稳定，对不均匀数据有较好的适用性。     

基于三角剖分的雕刻学习曲面轨迹生成

结合雕刻学习的特点，给出了雕刻学习曲面三角剖分数据结构，说明了雕刻学习曲面轨迹生成应注意的问题，并给出了详细的算法说明，该方法能满足雕刻学习曲面雕刻加工的高效和自然等特点，适应了自由曲面几何特性和雕刻数据采集的特殊性，是一种切实可行的方法。     

一种空间曲面上散乱数据的快速三角剖分新算法

在现有三角剖分方法研究的基础上,提出了一种空间曲面上点云数据的快速三角剖分新算法。以区域生长法为主导,通过表面法向量向外原则提出了一种种子三角形选取与构造的新方法,改进生长算法,采用逆时针方式搜寻最优扩展点来生成三角形网格。该算法的总体时间复杂度为O（KN）,能够快速高质量的生成三角网格模型。     

基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素,传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM),提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μm级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

存在约束条件的复杂曲面三角网格剖分方法

针对存在特征约束条件的复杂曲面三角剖分提出了一种新的算法，该算法首先将该类复杂曲面划分成平面参数域，产生较为均匀的参数域，进而对各子平面参数域进行平面参数域的三角剖分，然后将所得到的各子平面参数域映射为空间Beizier网格结点，形成粗网格三角剖分后进行各子曲面片间G^1连续的拼接运算，最后动用曲率标准和细分规则进行三角剖分质量的优化。该方法不但可以较好处理复杂曲面，而且能克服曲面网格产生裂缝。     

自由曲面孔域数据的拟实填补与曲面重建

为解决具有孔域的自由曲面在逆向设计中存在的数据空洞，提出了孔域测量数据的填实方法，通过孔域边界数据的光顺，截面测量曲线的端点 闭合处理，孔域的截面数据延拓，母面设计和曲面裁剪等技术，解决了自由曲面孔域数据填补和曲面的重建问题，实例应用表明，该方法可应用于逆向工程中对具有孔域的自由曲面的测量和造型，并能保证曲面重建的品质。     

基于三坐标测量机的曲面数字化研究与实践

曲面数字化是逆向工程关键技术,针对三坐标测量机原有曲面扫描方式的不足,探讨曲面测量中面片的划分方式和扫描路径的规划技术。     

三坐标测量机的测头半径补偿与曲面匹配

在非均匀双三次B-样条函数的基础上,导出自由曲面任意点的法矢量通用算法,进而提出自由曲面测头半径补偿公式;为了更好的消除自由曲面测量中的定位误差,提出了应用单纯形法,对测量原始点进行坐标平移和旋转变换,从而较好的解决了曲面匹配问题.     

螺旋曲面误差评定软件研制

螺旋曲面误差评定软件研制是一项系统工程,涉及到测点布置方法、测点数量与误差关系、螺旋曲面拟合、重构模型和标准模型匹配、误差评定、软件功能规划、软件工具选择、软件编制等内容。利用螺杆实例的初步验证,说明本软件的基本思路是正确可行的。     

基于光切测量数据的直接三角化重构

针对光切测量数据的直接三维三角化,提出一种采用同步法在参数域进行初始平面三角剖分,再利用边角和最大准则对反向映射的三维初始三角剖分进行主剖分的三维三角化表面重构的新方法。此外,文中还讨论了利用该方法生成的三角网格的优化和简化,并通过实例验证了该方法的可行性,结果表明：该方法简易可行,不易出错,效率较高。     

基于二面角平分插值的车身外形三维重建

为了缩短车身设计的周期,利用插值的三维重建方法被广泛地应用在车身造型设计。目前常用的插值方法存在细节特征表现不足,平滑但不过原始控制点等问题,提出了在利用Delaunay三角剖分生成的初始三角网格上进行二面角平分插值的方法,该方法通过二面角平分插值不断逼近原始曲面,插值出来的网格通过原始控制点集,符合车身外形的三维造型设计。实验结果表明:该方法不仅稳定性高,而且能保留曲面的细节特征,可适用于三维曲面重建的各种领域。     

行星滚柱丝杠副螺旋曲面啮合机理研究

行星滚柱丝杠副是一种通过多个滚柱与丝杠及螺母之间螺旋曲面啮合传递动力与运动的传动机构。基于多头螺纹结构特点,建立了丝杠、滚柱和螺母螺纹的曲面方程。利用啮合曲面的连续相切接触条件,通过引入丝杠、滚柱或螺母螺旋曲面沿轴线移动的矢量,提出一种行星滚柱丝杠副啮合点位置与轴向侧隙的计算方法。在此基础上,推导得出丝杠和滚柱与螺母和滚柱之间的啮合方程以及轴向侧隙公式,将该啮合方程与现有计算方法进行比较验证其正确性,并进一步分析了当丝杠、滚柱和螺母牙型角相同时行星滚柱丝杠副的啮合点位置、轴向侧隙以及啮合螺旋曲面之间的轴向间隙分布。结果表明:丝杠和滚柱的啮合点会偏向二者螺纹牙顶;螺母和滚柱的啮合点位于螺纹中径切点处;为实现无侧隙设计,丝杠、滚柱和螺母应具有不同牙厚。     

基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法

在研究曲面局部法向变化量与高斯曲率关系的基础上,提出了一种基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法。该算法首先根据用户给定的法向变化量门限,自适应于曲面曲率对点云数据的最小立方体包围盒进行八叉树分割,并在其有效叶节点内进行局部等值面提取,然后在八叉树中不同级别且空间相邻的有效叶节点内,采用垂直投影法将它们间的缝隙进行拼接。对于给定不同的法向变化量门限,该算法可同时完成曲面重建和网格简化两种功能,从而直接得到点云数据的多分辨率模型。应用实例表明了该算法的有效性。     

基于锥束CT切片图像的复杂零件三维表面重构

根据锥束CT切片图像的特点，提出了一种面向复杂零件的三维表面重构新方法：首先采用3D亚体素边缘检测算法提取序列切片图像的高精度封闭轮廓，并重构出切片轮廓的拓扑信息，然后采用一种改进的基于截面属性的轮廓分割算法得到若干组局部结构轮廓集，最后对这些轮廓集进行叠加与拼合，形成零件的整个三维表面。实验结果表明，该方法分割轮廓准确，稳定性好，对具有复杂内外结构的零件，可确保其重构结果的拓扑正确性。     

基于实时重构的自由曲面自适应布点方法

针对现有的自适应算法计算量庞大、在工程中可应用性不强的缺陷,提出在等距法布点的基础上,对测量点进行实时重构来指导三坐标测量机根据曲面本身特性自动增加测量点的方法。测量过程中,当通过拟合五次B样条曲线、三次B样条曲面判断现有测量点不满足精度时,利用两侧测量点的曲率半径,计算出需增加测量点的准确位置,重新拟合包含新检测点的检测样本,直到满足精度要求。以曲面样件为例,辅以计算机图形可视化验证该算法,实验结果表明该方法测量精度及重构精度均可满足数字化检测要求,且在工程应用中相比曲率自适应算法其计算量大幅下降,有效提高了曲面检测效率。