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《南京航空航天大学》 2001年
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逆向工程中的曲面重构技术研究及基于Web的应用系统开发

李卫国  
【摘要】: 曲面重构,是指从散乱数据点集重构出物体的几何模型,并获得该几何模型的 数学表达式,它是逆向工程研究中的关键内容。曲面重构软件将减轻设计师的工作 任务,缩短设计周期,提高设计效率,提高产品质量。 国际互联网络的普及和Web技术的迅速发展,使传统的产品设计、制造和生产 模式发生了深刻的变革,出现了协同设计制造、异地设计制造、全球制造等新概念 和新技术。将Web技术引入传统的逆向工程系统中,将给逆向工程系统注入新的活 力,是一个极富发展前景的研究和应用方向。 本文深入地研究和探讨了逆向工程中的复杂自由曲面重构技术,应用不同的基 函数,给出了几种曲面重构算法。重点解决了定义在矩形参数域上的散乱数据点集 和呈任意拓扑形状的散乱数据点集的B-样条曲面重构问题。在上述理论研究的基础 上,本文将Web技术和曲面重构系统开发技术相结合,进一步研究了开发基于Web 的曲面重构系统(WebSurfacer)的关键技术,建立了WebSurfacer原型系统并讨论 了该原型系统的应用。 本文研究内容要点如下: 1.提出了定义在矩形参数区域上的散乱数据曲面拟合的二步线性方法。该算法 中包括一阶导数值和扭矢在内的边界条件的估计是一个重要内容。本文利 用解m关系式方法和Bessel方法较好地解决了这个问题。 2.给出了散乱数据曲面拟合的B-样条最小二乘多步迭代收敛逼近方法。该算 法利用先构造基曲面,再把数据点投影到基曲面的方法来求取参数节点值, 接着利用解法方程组方法解决大规模数据点的拟合问题。同时还考虑以能 量做约束,利用多步迭代收敛方法,最终得到光顺的B-样条曲面。应用实 例显示,该算法能处理大规模数据,能有效地减少计算费用,缩短计算时 间,提高曲面重构精度。 3.研究了一种新的散乱数据曲面建模方法即径向基函数曲面重构技术。讨论 了有关最佳参数节点值的寻找途径。对径向基函数曲面与B-样条曲面进行 了比较,指出了径向基函数曲面具有光顺性好、逼近精度高以及最终所得 的曲面控制点数目少等多方面的优点。 4.研究了呈任意拓扑形状散乱数据点集的B-样条曲面重构算法。该算法的思 想是先找到一张四边形网格M_◇,并获得所有散乱点到M_◇上的投影值。再 以M_◇为定义区域,以投影值为参数值,构造由三次Bezier曲面片与二次 Bezier曲面片拼接而成的B-样条曲面,并使曲面片之间达到G~1连续。 5.将Web技术与曲面重构系统开发技术相结合,并开发了基于Web的曲面重 构系统WebSurfacer的原型系统。获得了良好的应用成果。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP391.72

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