论文部分内容阅读
逆向工程模型重建中的曲面一般分为三角网格曲面与NURBS曲面，对离散点云的三角网格重构及对三角网格处理技术的研究是逆向工程模型重建的重要内容，也是重建NURBS曲面的前提条件，对重建曲面的质量有直接的影响。本文在前人研究的基础上对逆向工程模型重建中基于光学测量得到的离散无规则数据处理技术进行了研究，主要研究内容如下： 对无规则点云的三角网格重构进行了研究。三角网格重构是逆向工程中许多后续处理的基础，在对前人网格重构的表面生长法进行综合及改进的基础上，提出了一种新的表面生长法，三角网格的生长过程在采用不同策略的两个生长阶段内完成，便于确定参数，并对多种技术进行了改进以提高重构网格的质量，改进了最佳点的选择准则，采用了综合的拓扑正确性及几何一致性检验方法，确定了三角形生长过程中总是优先在最光滑区域生长的生长顺序，提出了改善三角网格外观的异常处理方法。该算法能够快速有效地从无规则点云重构出质量较高的三角形网格面，并有很强的适应性及一定的抗噪音能力。 对三角网格的优化及凹凸特征识别技术进行了研究，并在此基础上对三角网格数据分片算法进行了研究。对三角网格进行数据分片时首先通过基于法向量的K-means算法将模型表面分成了相对比较平坦的面片，对每个面片进行非线性采样得到生成元后基于欧几里德距离利用CVT算法进行二次分片，得到在每个大片内分布比较均匀的二次分片，结合一些启发式方法对面片及其广义边进行处理，得到了能够自动适应模型几何特征的数据分片。面片边界顶点的最高度数为4，大部分面片为四边面片，并且极少有超过6条边界的面片，利于在其基础上对模型进行四边区域划分。建立的广义半边数据结构利于对分片区域及其边界进行遍历及调整。提出的曲率归一化方法利于采用统一的阈值对凹凸特征进行识别，以改善三角形内角分布为目标的三角网格优化大大减少了模型中劣质三角形的数量、提高了三角网格的内角分布质量。 在三角网格数据分片的基础上，对四边区域划分算法进行了研究。将数据分片得到的模型转变为三边区域与四边区域的混合区域模型，并根据区域拓扑顺序对其中的三边区域进行移动、清除，从而得到完全的四边区域划分。然后对四边区域划分进行优化，并基于拓扑保持的主动轮廓模型对分片区域边界进行调整，以利于对划分的区域进行曲面拟合。对自动方法难于得到理想四边区域划分的模型或凹凸特征较多的模型，在自动划分的基础上结合简单的人机交互可以得到很好的四边区域划分。 开发了逆向工程数据处理软件，成功地建立了逃逸发动机喷嘴连接体的CAD模型，对其进行了数控加工编程及G代码仿真后加工出了合格的样件。根据零件的特点确定了零件的数字化方法，并将基于特征的参数化正向CAD造型与逆向工程建模技术相结合，解决了由于部分参数缺少而无法建立该工件CAD模型的问题。