逆向工程中回转体碎片旋转轴提取方法研究

针对目前回转体碎片特征提取精度不高问题,提出了一种回转体碎片旋转轴估算方法。通过计算主方向的方向矢量,得到纬圆上主方向的方向矢量;通过计算若干对任意2点纬圆主方向上方向矢量的外积,去除粗大误差得到旋转轴矢量的方向范围;然后根据垂直于旋转轴的平面与回转面相交交线是一个圆的几何准则,利用蛮力搜索算法得到回转体点云碎片的旋转轴,通过模式搜索对旋转轴进行了优化。最终得到了一个比较理想的旋转轴。文中提出的算法通过大量实验论证鲁棒性好,并且在保证效率的基础上,提取出的轴精确度较高。

逆向工程中回转点云的配准研究

针对大量回转型点云配准效率不够高的问题,提出一种先利用该类点云的回转半径特征搜索层差,再利用配合角度进行校核计算的方法。对于2块回转形状的点云,其在同一高度的回转半径是近似相同的;另外,如果他们能很好地进行配合,那么存在2条夹着配合断裂线的回转体母线。在同一高度上,这2条母线到断裂处弧线所对应的圆心角之和为一个近似的定值。正是利用回转点云的这2个特征,可以快速判断2块点云是否可以配合。在此基础上,为了进一步提高效率,在搜索层差的过程中,只是选取部分点云层进行搜索。文章主要通过三坐标扫描仪获取机械零件的外表面形状数据,然后进行配合验证,实验结果验证了该方法的可行性。该配准方法相对原先方法可明显提高效率。

小型回转点云的配准研究

针对回转半径较大的小型回转点云配准时其回转特征不明显问题,提出一种先利用最小二乘法计算出点云的拟合平面并将所有点投影到该平面上,再利用滚球算法计算该二维点云数据的边界,并对边界点云进行3次B样条拟合,最后根据B样条曲线的变化特点,找出特征点,并利用特征点进行配准。对于回转半径较大且尺寸较小的回转点云,由于其回转特性不是非常明显,因此完全依靠其回转特性进行配准,会有一定的难度,所以需要利用其他一些特征进行配准。最后通过三坐标扫描仪获取物体的外表面形状数据,然后进行配合验证,结果表明可以准确获取特征点。该方法可以有效地对小型点云进行配准。