基于点云数据复杂曲面的三维重构

发布时间：2020-05-17 11:34

【摘要】：逆向工程是综合有仿制、现代设计方法、计算机辅助测量、CAGD(计算机辅助几何造型)、CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)等高科技在内的新兴学科，本文所讨论的实物反求工程 (reverse engineering)，是指从实物模型测得的数据，构造出该物体的CAD模型，继而将这些模型用于产品的分析和制造。曲面重构是逆向工程研究的重要内容之一，本文从散乱数据曲面重构的实际需要出发，对散乱数据的测量、数据处理、曲面重构等技术进行了研究，进一步丰富或完善了逆向工程的有关内容。论文的主要研究内容和成果如下: 本文着重对逆向工程及其关键技术作了一些分析与探讨。重点研究了基于点云数据的复杂截面线生成技术及由截面线生成B样条曲面的蒙皮技术，并给出了相应的算法：1)对轮廓数据点进行排序;2)近似计算轮廓数据点处的曲率，取出曲率较大的数据点，并定义取出的数据点为特征点;3)以特征点为分界点对轮廓数据点进行分段;4)判断分段数据点确定的曲线类型和各分段曲线之间的约束关系，进行了基于约束的分段平面轮廓曲线的整体拟合。5)在构造截面线的基础上，用蒙面法进行了曲面生成。论文在第四章还详细阐述了基于截面线的旋转面重建算法，给出计算旋转轴和反求母线的步骤，并在最后给出了两个实例。最后通过对洗衣机波轮的测量，着重分析和介绍了以光学测量技术为主的数据采集原理;通过对洗衣机波轮的数据处理和建模，在实践中打通了从ATOS到Imageware以及后续CAD通用软件(UG)的一条技术路线，并在UG软件平台上实现了三维重构，最后进行了精度分析与数控模拟加工。
【图文】：

原理图,激光三角法,原理

新疆大学硕士学位论文-8 -图 2.1 三维测量方法分类图2.2.1 接触式测量法接触式测量法目前主要有基于力——变形原理的触发式数据采集和连续扫描数据采集等方法。其中触发式数据采集以三坐标测量机 (CMM)为主。采用该方法可以达到很高的测量精度(±0.5um)，对被测物体的材质和色泽一般无特殊要求，对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的零件，该测量方法非常有效。其缺点主要表现在：由于该方法是接触式声学接触式非接触式机械三坐标测量超声波测距激光测距三角法立?

原理图,投影光栅,原理图,傅立叶分析法

图 2.4 投影光栅原理图 P 照射到参考平面上的 A 点，放上被测物体后，此时从图示方向观察，A 点就移到新的位置信息 Z=h(x,y),即高度受到了表面形状的调制，主要有傅立叶分析法和相移法。傅立叶分析法但精度略低。用成本较之激光三角形法低得多的普通光作为双 CCD 采集数据信息，其简要的工作机理如下体的表面，然后从不同的角度被两个摄像头抓角测量原理，大约 400,000 个摄相像素中每一立而较精确地计算出来，并在每一步的测量过投影中可能出现的变化不会影响最后的结果。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH122

【引证文献】