收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

逆向工程中数据分片及模型重建研究

周天祥  
【摘要】: 本文是作者在逆向工程中数据分片和模型重建方面所进行的一系列理论研究及软件开发的总结。主要内容包括:网格数据的数据分割及矩形片的提取、多个B样条曲面间光滑拼接、任意模型的多个B样条曲面拟合的分块快速算法、基于二元三次样条函数在TYPE-Ⅱ分割下的曲面重建方法、基于约束和层次结构的模型表示及一个小型逆向工程软件系统的建立等。 本文首先综述了逆向工程的现状,分析了逆向工程中的主要步骤,着重介绍了由不同类型的数据(空间点云、轮廓数据、多边形网格)重建不同类型曲面模型的技术,重建曲面的类型主要有分片线性曲面、参数曲面、隐式曲面及细分曲面。 数据分片工作一直是逆向工程研究中的一个热点也是一个难点,到目前为此还没有一种可以通用的分片方法。通常的做法是手工在模型上指定分割边界或者通过网格化简来进行数据分片:手工的方法非常耗时,而通过网格化简的结果是其分片数量过多。对于网格类型的数据,为改进上述不足,本文给出了一种利用网格上的尖锐特征来提取矩形片的方法,对于点云数据以及特征不明显的网格,作者编制的一个小型的软件工程系统CTMod提供了特征手工指定及分隔边界创建的交互方法。相比较传统的手工方法[81],本文的方法大大提高了分片的速度,相比较网格简化方法[49][13][12],本文的算法得到的数据分片数量大大减少,同时兼顾了网格上的尖锐特征(Sharp Feature),使得分片结果更理想。 多个B样条曲面之间光滑拼接是模型重建过程中的另一个重要问题,由于奇异点的存在,由目前的算法拟合得到的曲面一般只达到了G~1的连续。对于三次B样条曲面,在分析了任意拓扑模型曲面重建过程中曲面之间关系的基础上,本文提出了一种G~1和G~2混合连续拼接方法,即沿同一条边界,曲面之间除了在奇异点附近满足G~1连续之外,其它部分满足G~2连续。重建后的模型曲面之间尽可能地满足了更高的光滑连续性。在算法的实现过程中,采用了基于检查点的线性约束条件添加办法。相比较[81],本文采用了不同的光滑约束方程,算法同时可以自动计算约束方程中的各项系数:相比较非线性的约束条件方法[85],本文算法的求解过程更稳定。对于复杂模型,进行全局优化的曲面重建时,需要同时反求大量的曲面控制点。这个拟合过程需要求解庞大的线性方程组,由于数据采样以及B样条基函数本身的特性等原因,该系数矩阵常常会呈现病态,导致拟合结果失真。对此,本文提出了基于分块思想的快速算法。相比较[79,80]直接求解大规模线性方程组得到的结果,这里给出的分块快速拟合方案在不丢失拟合精度的前提下大大地提高了曲面重建速度。 本文还研究了二元三次样条函数在曲面重建中的应用问题,在TYPE-Ⅱ型剖分下,对于三次样条插值曲面的C~1-拼接问题,许多学者在这方面展开了大量的研究[121][119].但关于C~2-拼接的研究相对较少,本文使用二元三次样条函数来插值重建曲面,使得重建曲面达到了C~2-拼接,在给出样条函数分片表达式的同时也给出了其误差估计。 在模型存储中,本文提出了一种基于约束和层次结构的模型表示方法。该数据模型使用BREP/CSG表示方法,同时包含了多重层次的约束,约束集成在于模型特征之间。这种模型可以满足不同层次建模的需求,特别对于虚拟制造,在目前虚拟现实设备的输入和输出分辨率都很有限的情况下,对于复杂模型的建模,其优点显得尤为突出。 最后,作者编制了一个小型的逆向工程软件系统,实现前面提出的一些逆向工程的算法。该系统使用VC++语言,基于MFC框架以及OpenGL技术开发,可以处理点云、轮廓以及网格类型的采样数据,重建模型可以输出为WavefrontOBJ文件。在系统的实现过程中,不可避免地需要处理各种曲线、曲面。同时还给出了一种Bézier曲线的快速绘制算法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵彦玲;王从军;;逆向工程三维点云数据后处理与模型的重建[J];十堰职业技术学院学报;2005年04期
2 金涛,许跃敏,童水光;一种用于逆向工程的对称平面重建方法[J];浙江大学学报(工学版);2002年06期
3 周儒荣;逆向工程与快速原型制造[J];计算机辅助设计与制造;2000年09期
4 俞鸿斌;王志明;;基于逆向工程的CAD实体模型重建技术[J];煤矿机械;2007年11期
5 谭昌柏,周来水,安鲁陵,周儒荣;逆向工程中基于BP网络的自动特征识别器的设计与实现[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年10期
6 叶泳东;叶晓平;金涛;;逆向工程集成数据处理系统[J];制造技术与机床;2006年11期
7 陈宏明,彭雨哟,周来水;约束条件下拉伸与旋转特征模型重建方法[J];昆明理工大学学报(理工版);2005年02期
8 杨志霞;;基于逆向工程的产品模型重建[J];科技传播;2010年24期
9 金涛,陈建良,童水光;逆向工程技术研究进展[J];中国机械工程;2002年16期
10 周海,周来水;基于细分的逆向工程及其关键技术分析[J];机械设计与制造;2003年02期
11 陶凯;龚声蓉;;CATIA在水泵底座逆向重构中的应用研究[J];信息技术;2008年01期
12 颜钦钦;刘江;;逆向工程中IGES数据接口的实现[J];电脑知识与技术;2009年02期
13 聂军洪,周来水,张丽艳,周儒荣;逆向工程技术研究及应用[J];机电工程;2003年02期
14 平雪良;周来水;刘胜兰;;一种保持特征的三角网格光顺方法[J];计算机工程与应用;2006年02期
15 毛昕;王坤;黄英;陈述平;;逆向工程中的鞋楦模型重建与楦面展开[J];工程图学学报;2006年06期
16 吴金钟;刘学慧;吴恩华;;网格图形编辑的样条方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年07期
17 淮旭鸽;徐娅萍;苏晓红;;基于UG的逆向工程研究与展望[J];中国制造业信息化;2009年09期
18 伊启中;基于Pro/ENGINEER软件逆向工程技术的应用[J];机电技术;2005年01期
19 赵艳平;高明;罗大兵;;基于Surfacer和CATIA的电话机模型重建[J];机械设计与制造;2006年02期
20 陈雪娟;;张量积等距曲面的样条逼近[J];厦门大学学报(自然科学版);2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尤伟;达飞鹏;盖绍彦;;逆向工程中求取特征曲线的算法研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
2 张丽艳;庄海军;聂军洪;;基于海量数据测量的逆向工程与快速原型集成技术研究[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
3 伊启中;;Pro/ENGINEER软件在汽车覆盖件逆向工程中的应用[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
4 周久兵;周来水;刘胜兰;;一种高效的三角网格平面孔洞修补算法[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
5 武记超;吴朝明;林海;;工业CT切片图像生成NC代码的方法研究[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
6 南亮亮;刘伟军;;逆向工程三维测量和数据处理[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
7 臧加伦;;逆向工程概述及其在柴油机零件上的应用[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
8 李世武;佟金;张书军;陈秉聪;;基于逆向工程的牛蹄三维几何模型曲面重构[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
9 蒋奖;许燕;;医护人员工作倦怠与A型人格、控制点的关系[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年
10 余蓉蓉;伍新春;;中学教师职业倦怠与自我效能感、自尊和控制点的关系研究[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周天祥;逆向工程中数据分片及模型重建研究[D];浙江大学;2008年
2 王宏涛;径向基函数和神经网络技术在逆向工程中的应用研究[D];南京航空航天大学;2006年
3 谭昌柏;逆向工程中基于特征的实体模型重建关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 刘大峰;基于点云的口腔修复体曲面测量与重建基础技术研究及应用[D];南京航空航天大学;2007年
5 刘鹏鑫;基于光学扫描和CMM测量数据的模型重建关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘鹏鑫;基于光学扫描和CMM测量数据的模型重建关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 龚友平;逆向工程中基于特征约束模型重建理论与方法研究[D];浙江大学;2006年
8 杨红娟;基于变量化设计的逆向工程CAD建模技术研究[D];山东大学;2007年
9 潘洋宇;面向逆向工程的小波技术研究与应用[D];南京理工大学;2007年
10 杨军;连续和离散几何造型方法精度问题的研究[D];厦门大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李燕清;细分、优化方法在CAGD中的应用[D];天津大学;2007年
2 黎波;面向再设计的逆向工程CAD建模技术研究[D];广东工业大学;2011年
3 梁海波;逆向工程及PRO/E二次开发技术在坐便器中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
4 李红;基于逆向工程的拖拉机造型方法研究[D];河南科技大学;2011年
5 赵艳平;逆向工程在摩托车覆盖件建模中的应用[D];西南交通大学;2006年
6 杜佶;径向基函数在逆向工程中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 顾园园;散乱点云孔洞修补技术的研究与实现[D];苏州大学;2008年
8 张俊杰;逆向工程中连续扫描测头的迭代数字化策略[D];天津大学;2004年
9 田稷;逆向工程CAD软件基本构架的研究与开发[D];新疆大学;2004年
10 钱锦锋;逆向工程中的点云处理[D];浙江大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 周圣霞;PowerPoint中对象旋转更轻松[N];中国电脑教育报;2005年
2 竹立家;服务型政府的三个约束条件[N];学习时报;2004年
3 嘉实基金 基金经理助理 欧宝林;选美杂谈[N];上海证券报;2009年
4 证券时报记者 刘昆明严惠惠;更改承诺必须要有约束条件[N];证券时报;2008年
5 本报记者 张彤;把握应用时代的“战略控制点”[N];网络世界;2010年
6 周子宇;政府退出投资主导是关键[N];中国财经报;2006年
7 章玉贵;正视获取金融话语权的约束条件[N];中国证券报;2008年
8 九成;定向!你找得着北吗?[N];深圳商报;2000年
9 本报记者集体采写;创业型经济要向创新型经济转变[N];深圳特区报;2005年
10 左晓蕾;经济过热与否需要指标界定[N];中国证券报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978