逆向工程中數(shù)據(jù)拼接與精簡(jiǎn)技術(shù)研究.pdf

1、逆向工程技術(shù)是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)，其已經(jīng)發(fā)展成為CAD/CAM中的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的范疇。數(shù)據(jù)處理是逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，而多片三維數(shù)據(jù)拼接和精簡(jiǎn)又是數(shù)據(jù)處理技術(shù)的兩個(gè)重要組成部分。三維數(shù)據(jù)點(diǎn)的質(zhì)量和數(shù)量直接影響著后續(xù)建模工作效果和效率，因此研究數(shù)據(jù)拼接與精簡(jiǎn)技術(shù)有著十分重要的意義。本論文闡述了逆向工程的概念、發(fā)展以及數(shù)據(jù)拼接與精簡(jiǎn)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡明了本課題的研究意義，對(duì)逆向工程中的三維數(shù)據(jù)拼接和精簡(jiǎn)技術(shù)做了深入

2、細(xì)致地研究。本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面： 1.改進(jìn)了線結(jié)構(gòu)光三維掃描測(cè)量系統(tǒng)，利用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和線結(jié)構(gòu)光測(cè)頭構(gòu)成了四軸視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，即把一數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的X軸上，同時(shí)使轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的Z軸傾斜一定角度放置。在測(cè)量過(guò)程中測(cè)頭方向保持不變，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)使物體被測(cè)部分處于合適的被測(cè)視角來(lái)獲取一片測(cè)量數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)從多個(gè)角度對(duì)被測(cè)物體的四周和頂部的完整測(cè)量。由于多個(gè)角度下的測(cè)量數(shù)據(jù)具有不同的

3、基準(zhǔn)，利用坐標(biāo)變換把不同基準(zhǔn)下的測(cè)量數(shù)據(jù)變換到以轉(zhuǎn)臺(tái)中心為原點(diǎn)，轉(zhuǎn)臺(tái)軸線方向?yàn)閆軸的坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)了多片數(shù)據(jù)點(diǎn)云的自動(dòng)拼接。 2.基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和PH10回轉(zhuǎn)體構(gòu)成的五軸線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)拼接，在被測(cè)物體固定的情況下，通過(guò)改變測(cè)頭方向?qū)崿F(xiàn)從多個(gè)角度完整測(cè)量物體。在測(cè)頭的每個(gè)方向下都標(biāo)定它的外參數(shù)，使從不同角度測(cè)量的數(shù)據(jù)具有相同的基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)的自動(dòng)拼接。 3.針對(duì)迭代最近點(diǎn)距離(IterativeCl

4、osetPoint，ICP)尋找對(duì)應(yīng)點(diǎn)困難的問(wèn)題，構(gòu)造了一個(gè)利用“投影和共線”確立對(duì)應(yīng)點(diǎn)的方法，即首先對(duì)重合區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲面擬合，通過(guò)重合區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)在擬合曲面上的“投影”尋找對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，然后以“經(jīng)過(guò)變換的對(duì)應(yīng)點(diǎn)與線結(jié)構(gòu)光光心共線”作為條件來(lái)確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并在“投影和共線”方法與ICP算法的基礎(chǔ)上提出了PCICP(ProiectionCollinearityIterativeClosestPoint)拼接方法。 4.提出并實(shí)現(xiàn)了基