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基于点云数据复杂曲面的三维重构

张秀萍  
【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。


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