逆向工程中三角剖分技术研究

发布时间：2020-03-24 05:29

【摘要】：逆向工程是实现产品再创新开发及快速制造的重要技术之一,在汽车、家电、模具、娱乐、医疗等行业具有广阔的应用前景。作为逆向工程中的关键技术——三角剖分一直是逆向工程的研究热点。三角剖分可直接将点数据转换成实体模型,而由网格化的实体模型加工样件或制造快速模具,能够缩短产品的加工时间和设计周期,实现小批量多品种生产。此外,在动画、虚拟环境、网络浏览、医学扫描、计算机游戏等领域已经可以看到许多由多边形网格构建的实体模型。本文针对三角网格技术及其应用问题,对三角剖分关键技术进行了深入的研究和实践。 按获取数据途径的不同将数据获取方式分为接触式和非接触式。根据数据点分布特征将其分为散乱点、栅格点、等值线以及扫描线、特征点和特征线四类。实现对采样得到的数据点进行处理,包括编辑点云、构造点云和特性查询。 阐述了曲面重建的特点和研究内容,介绍了三角剖分的基本概念和理论,包括Voronoi 图与Delaunay 三角化,网格优化准则,二维平面上的三角剖分。在此基础上,详细探讨了局部Delaunay 法、生长三角剖分法和螺旋边三角剖分算法的具体实现过程和算法的优缺点。 提出了一种改进的螺旋边三角剖分算法,并在HT-ReSurf 系统上得以实现。改进算法引用“自然邻近点集”的概念,以螺旋边三角剖分算法的边界环为基础向外生长三角形,以包围盒算法搜索边界点的邻近点集,估计边界点的法向量,将边界点及其邻近点集投影到切平面上并进行局部二维Delaunay 三角剖分,从而确定边界点的自然邻近点集,最后将自然邻近点集以适当的方式添加到边界环上。这样,改进算法既避免了拼接问题又能搜索到自然邻近点集,三角剖分后的网格基本上接近最优Delaunay网格。比较和分析了局部Delaunay 法、生长三角剖分算法和改进算法的运行速度、剖分效果、网格重叠和空洞等性能指标,证明改进算法有一定的应用价值。 分析了通用CAD/CAE/CAM 系统和专业逆向工程软件在进行产品反向设计时存在的缺陷,设计和实现了逆向工程系统HT-ReSurf 的开放式层次结构和基本功能。本文所研究的编辑点云、构造点云、特性查询以及三角剖分都已经在HT-ReSurf 系统上实现。
【图文】：

个具有矩形边界的曲面。三角域曲面构造以三角 Bezier 曲面理论为基础，将采样测量出来的空间点集用小三角平面片或三角 Bezier 曲面片表示，进行产品模型转换。图1.2 三角域曲面造型 图1.3 四边域曲面造型图1.4(a)逆向工程软件构造 图1.4(b)基于三角曲面 图1.4(c)重构NURBUS曲面的三角Bizer曲面模型 的NURBUS曲面模型 输出至UG系统图为1.2三角域曲面造型，图1.3为四边域曲面造型。图1.4为一飞机整流罩曲面模型，其中图1.4(a)为逆向工程软件构造的三角Bizer曲面模型，图1.4(b)是三角Bizer曲面模型经逆向工程软件转化成的NURBUS曲面模型；图1.4(c)为逆向工程软件以IGES

个具有矩形边界的曲面。三角域曲面构造以三角 Bezier 曲面理论为基础，将采样测量出来的空间点集用小三角平面片或三角 Bezier 曲面片表示，，进行产品模型转换。图1.2 三角域曲面造型 图1.3 四边域曲面造型图1.4(a)逆向工程软件构造 图1.4(b)基于三角曲面 图1.4(c)重构NURBUS曲面的三角Bizer曲面模型 的NURBUS曲面模型 输出至UG系统图为1.2三角域曲面造型，图1.3为四边域曲面造型。图1.4为一飞机整流罩曲面模型，其中图1.4(a)为逆向工程软件构造的三角Bizer曲面模型，图1.4(b)是三角Bizer曲面模型经逆向工程软件转化成的NURBUS曲面模型；图1.4(c)为逆向工程软件以IGES
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH164

【引证文献】

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本文编号：2597872