逆向工程曲面重建技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)有逆向工程過程包括實(shí)物表面數(shù)字化、數(shù)據(jù)預(yù)處理、點(diǎn)云分割、曲面重建等環(huán)節(jié)，且各個(gè)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵難題仍是目前研究熱點(diǎn)。曲面重建是逆向工程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，其處理速度和質(zhì)量最終制約著下游的CAD再設(shè)計(jì)等作業(yè)進(jìn)程。在當(dāng)前基于實(shí)物的逆向工程中，根據(jù)逆向工程cAD建模系統(tǒng)曲面造型的特點(diǎn)不同，實(shí)現(xiàn)曲面模型重建的方式大致可以分為兩類：傳統(tǒng)曲面造型方式和快速曲面造型方式。傳統(tǒng)曲面造型方式遵從典型的逆向工程流程，即點(diǎn)一線一面，它藉由使用Bézier和N

2、URBS曲面直接由曲線或測(cè)量點(diǎn)來創(chuàng)建曲面。而快速曲面造型方式則是通過對(duì)點(diǎn)云的網(wǎng)格化處理來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)完整的網(wǎng)格化處理過程通常包括以下步驟：首先，從點(diǎn)云中重建出三角網(wǎng)格曲面；再對(duì)這個(gè)三角網(wǎng)格曲面分片，得到一系列有四條邊界的子網(wǎng)格曲面；然后，對(duì)這些子網(wǎng)格逐一參數(shù)化；最后，用NURBS曲面片擬合每一片子網(wǎng)格曲面，得到保持一定連續(xù)性的曲面樣條，由此得到用NURBS曲面表示的CAD模型，可以用CAD軟件進(jìn)行后繼處理。 高級(jí)曲面處理目的是要

3、對(duì)模型的美學(xué)要求和工程設(shè)計(jì)的意圖進(jìn)行分析，從而開發(fā)出高質(zhì)量表面。遺憾的是，使用傳統(tǒng)曲面造型方式進(jìn)行曲面重建需要大量建模時(shí)間的投入和熟練建模人員的參與，特便是在要求構(gòu)建A曲面時(shí)。快速曲面造型方式的引入正是為了要克服上述的缺點(diǎn)。然而，快速曲面造型方式也存在一些不足：曲面對(duì)點(diǎn)云的快速適配需要使用高階NURBS曲面(而相同的情況下，傳統(tǒng)曲面造型方式只需要低階曲面)；面片之間難以實(shí)現(xiàn)曲率聯(lián)系，造成產(chǎn)品制造應(yīng)用上的限制。 由此，本文首先對(duì)上

4、述兩種典型逆向工程曲面重建方式的理論與應(yīng)用進(jìn)行了研究，而后在此基礎(chǔ)上提出了一種結(jié)合兩種曲面造型方式優(yōu)勢(shì)的混合曲面造型方式。該方式先應(yīng)用快速曲面造型方式對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行多邊形網(wǎng)格化處理，提取出符合NURBS曲面模型所采用的四邊形域參數(shù)曲面面片網(wǎng)格模板，而后在傳統(tǒng)的逆向建模CAD系統(tǒng)中應(yīng)用傳統(tǒng)曲面造型方式進(jìn)行處理，并重建出曲面模型。使用這種方式，可以克服快速曲面造型方式不易實(shí)現(xiàn)曲率連續(xù)的不足，又可以降低使用傳統(tǒng)曲面造型方式進(jìn)行曲面重建提取特征線的