逆向工程中点云处理及拟合新方法的研究

基于逆向工程软件imageware的设计基本思路,以某轧辊的点云数据作为研究对象,对点云处理及拟合方法进行对比分析。结果表明:基于点云曲率拟合基准平面能够显著减小拟合误差,提高拟合精度;B样条曲线拟合不仅拟合精度较高,而且曲线光顺性较好;基于B样条的分段拟合方法能够解决B样条曲线不能精确反映二次曲线的问题,提高拟合精度;随着截面数量的增加,曲面-点云偏差减小,当截面数量增加到一定程度时,曲面-点云偏差缓慢增加,最后趋于稳定。

渐开线斜齿轮齿面点偏差求解及三维齿面偏差评定

针对渐开线斜齿轮三维齿面偏差的求解过程不明确、基于三维齿面数据与基于齿面点线数据的偏差评定关系不确定的问题,提出一种计算齿面点偏差和三维齿面偏差评定的方法。将齿面偏差视为由标准齿形偏转形成,在柱坐标系下推导渐开线斜齿圆柱齿轮齿面点与设计齿面垂直偏差的计算公式。根据现行齿面偏差定义标准建立齿面坐标系,在该坐标系下,利用二维勒让德正交多项式前6项函数图像与常见齿面偏差类型特征相似的性质,对齿面偏差点云进行拟合,推算二维勒让德正交多项式项系数与对应类型基于齿面点线数据偏差评估量值的比例关系。使用三坐标测量机对含有径向变位的6级精度斜齿渐开线圆柱齿轮进行测量试验,将试验结果与齿轮测量中心报告对比,以验证该方法的可行性。

采用正交函数优化三维自由曲面

自由曲面重建时,一般采用增加控制点个数来提高曲面拟合精度,但控制点的增加会引起曲面连续阶数变低。通过分析传统算法在曲面拟合中的不足,提出采用正交函数的曲面拟合方法,该算法避开不规则数据点进行拟合,保证了曲面的光顺性。当采用3×3阶曲面,36个控制点进行曲面拟合时,曲面重构最大误差仅为0.077 0mm,曲面满足G2曲率连续。实验结果表明,所提出的曲面优化算法,实现了曲面控制点数与曲面光顺和重构精度的最佳匹配,提高了曲面拟合的品质。

虚拟人体逆向建模方法及对比

逆向工程技术可实现对复杂曲面模型的构建,但是逆向建模方法对模型效果的影响不容忽视,常用的逆向建模方法包括NURBS曲面建模、多边形建模以及两者结合建模。以人体前臂为例,选取3款建模方法不同的逆向建模软件Imageware,Geomagic Studio和MeshLab构建模型,对比其建模流程以及模型效果,分析适合构建虚拟人体模型的逆向建模方法。研究表明,NURBS曲面建模与多边形建模相结合的方法更适合构建虚拟人体模型,该结果可以为快速高效建立高精度人体模型提供技术参考。