基于坐标测量机的曲面自适应采样和网格生成

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一。如何在三坐标测量机上合理地对自由曲面进行采样 ,将关系到曲面重建精度和测量效率等重要问题。作者提出以物体重心坐标为数学模型的采样算法 ,该方法具有保存曲面拓扑信息和网格自组的功能 ,能够较准确地反映曲面的形状特征 ,同时对算法得到的网格数据进行了分析和处理 ,为坐标测量机的采样提供了一条简洁而高效的途径。

点采样曲面的曲率估计

本文提出一种直接在点采样曲面上计算曲面的高斯曲率、平均曲率及主曲率等局部微分性质的方法。首先,为了去除测量产生的噪声和误差,引入高斯核函数为每个采样点加权;接着计算每个采样点的最近邻域点集;然后用双三次B样条曲面最小二乘拟合邻域点集,构造局部参数曲面来逼近原始曲面,以局部参数曲面的曲率估计点采样曲面的曲率;最后给出曲率估计的应用。实验结果表明,该方法能有效地反映曲面的基本特征。

基于无网格局部彼得罗夫伽辽金方法的点采样曲面滤波

针对点云数据的几何处理需要建立三角网格以及不能保护尖锐特征的问题,提出了基于局部彼得罗夫伽辽金(Petrov-Galerkin)法的完全无网格点采样曲面滤波方法.该方法不需要重建局部或全局三角形网格,也不需要全局参数化,而是通过在采样点处建立局部切空间,根据各项异性扩散方程在局部切空间中为每一采样点建立局部对称弱形式,然后根据局部对称弱形式组装质量矩阵和刚度矩阵,最后通过迭代方法解稀疏线性系统实现滤波.实验结果表明,基于无网格局部彼得罗夫伽辽金法的滤波方法在滤波的同时可以保护尖锐几何特征,取得的效果可以与传统的有限元方法相媲美.

基于MKSA算法的曲面自适应采样

针对在机测量传统采样方法存在的采样点过于集中和采样区域遗漏影响曲面轮廓度的问题,将Mac Queen K-means(MK)算法与模拟退火(SA)算法相结合,提出基于MKSA的复杂曲面在机测量自适应采样方法。利用MK算法生成二维质心Voronoi结构(CVT结构),将复杂曲面离散点云数据的高斯曲率绝对值作为生成CVT结构的密度函数,以方差函数为收敛准则,通过全局算法SA的退火准则设置降温系数,提高MK算法的全局寻优能力,生成全局最优的二维CVT结构;将质心点映射回原曲面,获得质心位置对应的曲面采样点,从而实现复杂曲面的自适应采样。仿真及实验结果表明:MKSA算法使曲面测量采样点分布更合理,拟合曲面与CAD模型的最大偏差及平均偏差均小于传统方法,更逼近CAD模型的理论曲面。

基于均值移位的隐式曲面重建

曲面重建是逆向工程的关键技术之一,结合非参统计迭代的均值移位技术,提出一种无需求解大型的方程组,具有良好抗噪能力和运行速度快的隐式曲面重建算法。大量试验结果和实际工程中的应用都表明该算法是一种有效的曲面表达形式,不仅能获得光滑的曲面表示和对破损实体进行修复,而且可以方便地从扫描设备测量得到的点模型构建实体的多分辨率表示和实现模型之间的布尔运算。

一种提取曲面加工可行刀具方向的方法

着眼于自由曲面五轴ＣＮＣ加工中无干涉刀具接近方向集合的自动获取算法的研究，给出了一种基于凸包和适应性离散的采样算法，使得在干涉检查过程中，采样点的选取能适应曲面几何特征．在刀具路径的每个ＣＣ位置，自动给出可行方向的集合，减少干涉检查的人工交互，提高计算效率．该算法可以作为模具加工的并行工程框架中自动无干涉路径规划的支持工具．

截面相似性零件的自适应测点规划研究

针对整个模型统一尺度规划和曲面间的衔接处理困难问题,提出"曲面模型-三角网格模型-截面线-点集-测点集"的规划策略,实现基于曲率特性的自适应测点规划。通过将数字化设计模型转换成统一粒度的密集三角网格模型,实现复杂型面的一致性描述;进而利用三角网格的拓扑信息,提取截面线;在截面线曲率估算的基础上,通过均分曲线质量进行测量点的自适应规划。结果表明,该研究能以较少的测点反映加工误差。

A level set based segmentation approach for point-sampled surfaces

Segmenting a complex 3D surface model into some visually meaningful sub-parts is one of the fundamental problems in digital geometry processing. In this paper, a novel segmentation approach of point-sampled surfaces is proposed, which is based on the level set evolution scheme. To segment the model so as to align the patch boundaries with high curvature zones, the driven speed function for the zero level set inside narrow band is defined by the extended curvature field, which approaches zero speed as the propagating front approaches high curvature zone. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated by our ex- perimental results. Furthermore, two applications of model segmentation are illustrated, such as piecewise parameterization and local editing for point-sampled geometry.