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反求工程CAD建模中的特征技术研究

吕震  
【摘要】: 本文针对反求工程CAD建模中的特征技术进行了系统深入的研究。研究并解决了从测量数据提取二次曲面特征、过渡曲面特征及其参数化表达的关键技术和算法。 文章阐述了反求工程领域,特征的定义、分类、表达以及特征与约束的关系等基本理论,详细论述了基于特征的数据分块技术,包括通过曲线曲率计算和曲面曲率计算分别提取扫描线测量数据和散乱测量数据中特征点的算法。 在二次曲面特征提取中,对法方程法、奇异值分解法和特征向量估计法等线性最小二乘法和非线性最小二乘法进行了论述,给出了基于线性和非线性最小二乘法的平面、球面、圆柱面、圆锥面等二次曲面拟合的算法。 在过渡曲面特征提取中,详细研究了过渡曲面特征提取的两个步骤,即数据分块和过渡曲面参数提取。基于数据精简、曲率估算和曲率比较,研究了从原始测量数据中自动分离出过渡区域数据点的算法。通过圆柱面拟合和过渡区域跟踪,提出了用于描述过渡曲面的系列截面线计算方法。提出了基于概率统计理论的等半径过渡曲面参数和线性变半径过渡曲面参数分析求精技术。结合测量数据实例,对特征提取中导致误差的原因进行了分析。 在自由曲面特征提取中,基于反求与设计相结合的思路,提出了对自由曲面进行再次参数化的方法。详细论述了从点云数据中提取曲线的切片算法,提出了通过点云切片和交互的手段提取扫掠曲面、旋转曲面和蒙皮曲面等自由曲面特征参数的方法。 有关特征曲面提取和参数化表达的核心算法已成功应用于反求工程CAD建模系统RE-SOFT中,两个具体应用实例论证了算法的可行性和应用价值。 最后在总结全文的工作和创新点的基础上,指出了反求工程CAD建模中有关特征技术需要进一步研究的内容。


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