基于样条曲面理论的工程模型重构算法的研究

发布时间：2023-03-19 03:07

　　当前机械类产品设计采用三维CAD模型进行描述,多数新产品设计是基于现有实例进行,某些现有实例为二维工程图或产品实物,产品实物通过三维扫描的方法可以获取其点云数据。若能基于产品实物或二维工程图实现产品三维CAD模型的快速建立,将大幅的提高产品的设计效率。本文拟针对三维点云数据或二维工程图研究一种工程曲面快速重建技术,主要研究内容如下:根据B样条曲线和B样条曲面的理论知识,基于样条能量理论,改进了 B样条的函数,编写了 B样条反算和拟合的算法,为三维CAD模型的重构提供了算法基础。针对原始数据,即扫描出的点云数据和工程设计中的二维CAD图纸,设计了不同的数据处理方法。对于点云数据,采用密度聚类法进行噪声点的剔除,提出了一种综合了自适应最小距离法和基于八叉树的非均匀网格法而得的点云数据预处理算法,用于剔除曲率变化小处的部分数据点。通过以上两个过程,剔除了对重构有负面影响的噪声点和对重构效果影响较小的臃肿点,保证重构的质量和效率。对于二维工程图,利用DWGDirectX插件对dwg图纸进行信息提取和分析,用元素包围盒的方式将信息进行区域划分,根据工程图的特点,将工程图中信息的类别与划分的区域一...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 三维重构的国内外研究现状
        1.2.1 国内的研究现状
        1.2.2 国外的研究现状
    1.3 论文研究内容
2 几何曲面的表达形式
    2.1 曲线的表达形式
        2.1.1 参数多项式曲线
        2.1.2 贝塞尔曲线
        2.1.3 B样条曲线
    2.2 曲面的表达形式
        2.2.1 初等解析曲面的参数方程
        2.2.2 B样条曲面的表达形式
    2.3 本章小结
3 曲面的拟合的方法
    3.1 反算控制点拟合B样条曲线和B样条曲面
        3.1.1 反算三次B样条曲线
        3.1.2 反算B样条曲面
    3.2 B样条的逼近方法
        3.2.1 B样条曲线逼近
        3.2.2 B样条曲面逼近
    3.3 本章小结
4 物体模型重构方法的设计
    4.1 曲线函数的改进
    4.2 数据处理
        4.2.1 点云数据的预处理
        4.2.2 二维工程图语义识别
    4.3 物体模型曲线曲面的绘制
    4.4 拟合数据点精简
    4.5 本章小结
5 物体模型重构方法的实现
    5.1 开发环境与相关技术
    5.2 机翼模型的点云重构
        5.2.1 机翼点云数据的处理
        5.2.2 通过点云重构机翼
    5.3 绘制模型截面曲线和曲面
        5.3.1 船舶模型的绘制
        5.3.2 数据点精简算法与结果验证
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3764427