逆向工程中的曲面重构技术研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要对于汽车摩托车车身、家用电器和手机外壳等具有复杂自由曲面的产品，用传统的正向设计方法难以进行造型设计，因此，逆向工程技术应运而生。逆向工程是一种从已有的物理模型中获取产品CAD模型的过程，特点是快捷、方便、直观，尤其适合于几何形状复杂，自由曲面很多的产品造型设计。其基本环节有：模型表面空间坐标数据测量、数据预处理、重构曲面模型、数字模型输出。随着计算机技术与光电技术的发展，逆向工程的数据测量越来越倾向于采用三维光学扫描仪，其特点是速度快、精度高、扫描数据量大，每秒扫描的数据点可达15000个，可以充分表达零件的细节特征。这种大批量的数据点群俗称“点云”，根据点云

2、数据构造曲面模型的方法，称为曲面重构技术。曲面重构的内容包括选择曲面拟合的算法和曲面重构的方法。曲面拟合的算法目前以NURBS曲面发展的较为成熟，而曲面重构的方法目前则显得不够完善，并且成为CAD／CAM系统的通用标准。曲面重构工作目前主要通过人工交互建模来完成，曲面模型几何特征的识别、曲面光顺性与精确性的平衡把握，这些工作都依赖于建模人员的经验和技巧，对曲面建模的方法和规律还缺乏系统的归纳和总结。曲面重构的方法几乎成了少数人手中的一项“黑色技艺”，最终影响了逆向工程的推广和应用。在翻阅了国内外大量的曲面重构方面的资料，并经过实践的分析与应用，本文针对基于点云数据的曲面重构技术提出以下的观点：

3、1．针对不同的零件与产品，对曲面的光顺性和精确性要求是不一样的，对于追求产品造型的外观件，尤其应注重于盐面的光顺程度。2．在曲面拟合的各个环节中，拟合前要注重几何特征的合理规划，拟合时选用合适的算法和参数，拟合后则注重于多面体的过渡与衔接。3．荫面模型应以“特征线”为中心进行重构，“特征线”是点云区域和重构曲面的边界线，“特征线”好比曲面模型的骨架，应用“特征线”可以进行划分点云区域，只要保证区域内的曲厩拟合质量以及区域间(即“特征线”处)的曲面连续性，就不难重构出完整的曲面模型。4．结合Surface的点云数据处理能力与UGNX的曲面编修能力，逆向设计宜采用两种软件取长补短，配套使用。应用以

4、上的蓝面重构思路在一款弯梁型摩托车车身覆盖件的逆向设计中，取得了较好的建模效果。关键词：逆向工程，点云，曲面重构，特征线，摩托车车身覆盖件重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTFacetothecovetingpanelofautomobileandmotorcycle，appliancewiringandmobiletelephonethathavecomplexsurfaces，sculptdesigncarl’tbecompletedbytraditiondesignmethod，reverseengineeringemergesasthetimesrequire．Reversee

5、ngineeringisaprocessofgainingdigitalmodelfromprototype，itspeculiarityisshortcut，convenienceandintuition，especiallyitfitsfortheproductionsculptdesign．Itsbasicstepincludes：datameasureofmodelsurface，pointspretreatment，reconstructionsurfacemodel，andthedigitalmodelexport．Alongwithdevelopmentofcomputeandp

6、hotoelectricitytechnology,thedatameasureofreverseengineeringisapttouse3Doptical—scarmen3Doptical-scanner’Speculiarityisshortcut，highprecision，largenumbersofpoints，thescannerCanmeasure15000pointspersecond，andthesepointsCanfullyexpressgeometrycharacterofmodel．Thelargenumbersofpointsarecalled”pointclou

7、d”：thetechnologyofestablishingsurfacemodelbaseonpointcloudiscall“surfacereconstruction”．Thecontentofsurfacereconstructionincludesthearithmeticofsurfacefittingandthemethodofsurfacereconstruction．TheNUR