逆向工程中數(shù)據(jù)分塊技術(shù)研究.pdf

1、逆向工程技術(shù)作為一種新的產(chǎn)品開發(fā)形式，在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力中發(fā)揮著重要的作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)品的外形一般多由規(guī)則曲面和自由曲面等通過(guò)拼接、過(guò)渡、縫合等組成。僅用單一曲面數(shù)學(xué)模型擬合產(chǎn)品外形曲面，難以保證重構(gòu)曲面的精度和光順性要求。因此，在產(chǎn)品外形的曲面重構(gòu)中，為降低重構(gòu)曲面的描述難度，提高擬合質(zhì)量，需對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。數(shù)據(jù)分塊是逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，也一直是逆向工程的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，數(shù)據(jù)分塊的

2、結(jié)果將直接影響后期曲面重構(gòu)的效率、精度和光順性。
　　 數(shù)據(jù)分塊，是在獲取的產(chǎn)品點(diǎn)云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。但由于數(shù)據(jù)獲取方法、工作環(huán)境以及測(cè)量設(shè)備自身的原因，使測(cè)量所得到的高密度散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)存在著大量噪聲點(diǎn)、冗余數(shù)據(jù)和表面缺陷等，造成以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立的三角網(wǎng)格模型存在孔洞、自交網(wǎng)格、法向量錯(cuò)誤、重疊、頂點(diǎn)錯(cuò)誤、孤立網(wǎng)格等錯(cuò)誤，對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)分塊產(chǎn)生影響。針對(duì)這一問(wèn)題，本文給出點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理的技術(shù)路線。首先，對(duì)三角網(wǎng)格模型中存在的錯(cuò)誤三

3、角面片進(jìn)行識(shí)別和刪除，形成只包含單一孔洞錯(cuò)誤的三角網(wǎng)格模型。然后，針對(duì)單一孔洞錯(cuò)誤進(jìn)行集中修復(fù)。最后采用主曲率和主方向均勻的三角網(wǎng)格光順?lè)椒ㄟM(jìn)行去噪處理。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)塊數(shù)據(jù)處理前后對(duì)比，驗(yàn)證該方法可有效降低由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差對(duì)后續(xù)分塊產(chǎn)生的影響。
　　 本文在研究了現(xiàn)有數(shù)據(jù)分塊方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品外形特征的分析和總結(jié)，提出通過(guò)提取曲面之間過(guò)渡曲面來(lái)分割數(shù)據(jù)點(diǎn)云的方法。針對(duì)含有復(fù)雜過(guò)渡曲面和一般過(guò)渡曲面的產(chǎn)品外形不易分塊的問(wèn)題，以

4、及分塊數(shù)據(jù)的凹凸一致性要求。通過(guò)分析基本曲面與過(guò)渡曲面法矢夾角變化特點(diǎn)，提出基于三角網(wǎng)格模型二次分塊方法，根據(jù)三角網(wǎng)格頂點(diǎn)法矢與種子點(diǎn)法矢夾角以及網(wǎng)格頂點(diǎn)高斯曲率正負(fù)情況，分兩次對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行分塊的方法，通過(guò)對(duì)包含基本曲面和過(guò)渡曲面的試驗(yàn)塊分塊，證明了該方法的有效性和穩(wěn)定性。該方法為由基本曲面、自由曲面、尖銳邊界過(guò)渡曲面、一般過(guò)渡曲面和復(fù)雜過(guò)渡曲面組成的產(chǎn)品曲面分塊提供了依據(jù)。
　　 將本文研究結(jié)果應(yīng)用于某型汽車轉(zhuǎn)向節(jié)叉殼體和某