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基于光照模型的曲面品质分析方法研究

发布时间:2018-05-15 06:33

  本文选题:曲面品质分析 + 光照模型 ; 参考:《江南大学》2016年硕士论文


【摘要】:随着激光扫描和快速原型技术的不断发展,逆向工程在汽车、航空、模具等工业领域得到进一步广泛应用。同时,产品造型曲面的光顺性标准日益苛刻,使得曲面品质分析成为高质量逆向工程中必不可少的重要环节。针对现有基于光照模型的曲面品质分析方法中存在的若干关键问题,本文以优化光照模型方法计算模型、提高曲面品质分析效率、定量描述曲面光顺性等为目标展开研究工作。研究了基于光照模型的连续曲面品质分析技术以及各方法的优化改进。优化反射线距离函数模型,克服了反射线畸变和基准光源依赖性过强的缺陷。针对曲面局部变形时高光线绘制效率低下的问题,通过更新局部距离曲面的方法提高了高光线重生成效率。结合曲面曲率提出了高光曲率线法,丰富了分析线提供的曲面品质信息。优化了高光圆法和等照度线法的计算模型,克服了原有计算方法效率低的弊端。研究了曲面光顺性量化分析技术以及高光线的高精度优化算法。提出了基于曲线能量的能量密度模型和能量方图法量化分析曲面光顺性,论证了能量法在曲面品质量化分析上的可行性和实用性。提出了基于方向导数和牛顿法结合的高光点优化算法,该算法具有迭代收敛速度快、算法稳定性高、计算效率高等突出优势,提高了高光线能量计算精度,有效保证了量化分析工作的顺利进行。研究了基于光照模型的离散曲面品质分析技术。研究了基于张量投票法的特征提取算法用于识别离散曲面一阶连续特征,并提出了离散曲面的广义边界提取方法,使得基于光照模型的品质分析方法能够用于检查离散曲面的光顺性和连续性。完成了连续曲面和离散曲面品质分析的软件平台搭建。通过UG二次开发技术完成了连续曲面品质分析的软件开发,实现了曲面品质量化分析和曲线误差检测等功能。完成了基于Visual C++与OpenGL技术结合的离散曲面品质分析的软件开发与算法验证。通过本文搭建的软件平台,实现了针对汽车覆盖件、汽轮机叶片等产品造型曲面的品质分析,验证了本文所提出的优化算法和分析方法的有效性和可行性。
[Abstract]:With the development of laser scanning and rapid prototyping, reverse engineering has been widely used in automobile, aviation, mould and other industries. At the same time, the fairing standard of product modeling surface is becoming more and more stringent, which makes the surface quality analysis become an essential and important link in high quality reverse engineering. Aiming at some key problems in the existing methods of surface quality analysis based on illumination model, this paper aims to optimize the calculation model of illumination model, improve the efficiency of surface quality analysis, and quantitatively describe the surface smoothness. The continuous surface quality analysis technology based on illumination model and the optimization and improvement of each method are studied. The optimization of the inverse ray distance function model overcomes the defects of the inverse ray distortion and the dependence of the reference light source. In order to solve the problem of low efficiency of high light rendering when the surface is partially deformed, the regeneration efficiency of high light is improved by updating the local distance surface. Based on surface curvature, the method of high light curvature line is proposed, which enriches the surface quality information provided by the analysis line. The calculation models of high light circle method and equal illuminance line method are optimized, which overcomes the shortcoming of low efficiency of the original calculation method. The quantization analysis technique of surface fairing and the high precision optimization algorithm of high light are studied. The energy density model based on curve energy and the energy square method are proposed to quantitatively analyze the surface fairing. The feasibility and practicability of the energy method in the quantitative analysis of surface quality are demonstrated. A new algorithm based on directional derivative and Newton method is proposed. The algorithm has the advantages of fast iterative convergence, high stability and high computational efficiency, and improves the precision of high ray energy calculation. It effectively ensures the smooth progress of quantitative analysis. The quality analysis technology of discrete surface based on illumination model is studied. In this paper, the feature extraction algorithm based on Zhang Liang voting method is studied to identify the first order continuous features of discrete surfaces, and a generalized boundary extraction method for discrete surfaces is proposed. The quality analysis method based on illumination model can be used to check the smoothness and continuity of discrete surfaces. The software platform for quality analysis of continuous surface and discrete surface is built. The software development of continuous surface quality analysis is completed by UG secondary development technology, and the functions of surface quality quantification analysis and curve error detection are realized. The software development and algorithm verification of discrete surface quality analysis based on Visual C and OpenGL technology are completed. Through the software platform built in this paper, the quality analysis of modeling surfaces for automobile panels, steam turbine blades and other products is realized, and the effectiveness and feasibility of the optimization algorithm and analysis method proposed in this paper are verified.
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.7;TH12

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本文编号:1891370

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