三坐标虚拟测量及重构技术的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文三坐标虚拟测量及重构技术的研究姓名：黄劲申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：卢红20050501武汉理工大学硕士学位论文摘要逆向工程已成为CAD／CAM领域内研究的热点之一，它在机械产品测量造型、计算机视觉、根据切片数据的医学图象重建等领域有重要应用。从数字化样件的虚拟测量及特征识别入手，理解原有产品的设计意图是机械类产品逆向工程的关键。本文对三坐标虚拟测量及重构技术进行了研究，主要工作如下：首先综述逆向工程及其应用以及三坐标虚拟测量的相关技术，并据此引出本文的选题依据及研究内容。然后对系统总体方案进行设计。接下来在实现了常用数据获取的技

2、术和数字化样件简化方法的同时，重点论述了一种基于非均匀栅格法的点云数据简化原理及程序实现。最后对点云数据的滤波和三角随格的滤波和光顾技术进行了研究，实现了常用的几种滤波和光顺算法并对常见的基本形体的虚拟测量方法及算法实现进行了研究。在论文的结尾举出对柱面轮廓系统进行虚拟测量和重构算法的实例。关键词：逆向工程，坐标测量机，虚拟测量，数据处理武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTReverseengineeringhasbecomeafocusinCAD／CAMresearchfield．Ithasbeenwidelyusedinmanyfieldssuchasl七verseen

3、gineeringforamechanicalptx，duct．computervisionandrecoveryofbiologicalshapesfromtwo-‘li蚴sionalcontours．Itisimportanttounderstandthepurposeof喇gmaldesignbyvirtuallym髓叭monthedig姗data(cloudmgitizeddataofthetealproducts)andtoextractfeaturefromit．Researchonthleecoordinatevisualmeasuremelltandrecons

4、tructiontechnologysamplehasbeendeeplyinvestigatedinthisthesis．hbrie￡thefollowingaretheprimarycontents：SeveraldatareductionmethodsareIEa[izem．Theemphasisisfocusedonthe3-1)non-uniform鲥dmethod．Thenthesmoothingandfairingmethodsofdigitalsamplesa砖describedindetail．Themethodsofextractingthebasicele

5、mentsfromdigitalsamplesaminvestigated．Atlastreconstruct011thecylinderoutlinesystem．Keywords：Reverseengineering，Coordinatemes．suremachine，VitctIlaimeasurement，DataprocessⅡ武汉理工大学硕士学位论文第一章绪论1．1逆向工程及其应用逆向工程(ReverseEngineering)技术是迅速发展起来的一门新兴学科。它是消化和吸收一系列先进技术的技术组合，是一门跨学科、跨专业的综合性工程；它以先进产品的零件实物、软件(图

6、片、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象，应用现代设计理论、方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。所以逆向工程不仅是仿造，而且是一个创新的过程。逆向工程是数字化与快速响应制造的一项重要技术，是CAD／CAM领域中一个相对独立的范畴。从广义上讲，逆向工程可定义为“针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的结合。它是以先进产品设备的实物、软件(包括图纸、程序、技术文件等)或影象(图象、照片等)作为研究对象，应用现代设计方法学原理、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究，探

7、索掌握其关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品”fl】。文献【2】将逆向工程简单地定义为“理解原始的设计意图和机制”，包括形状、材料、工艺等诸多方面。本文主要讨论基于坐标测量数据的产品实物几何形状重建，在这～意义下，逆向工程定义为：“将实物转变为CAD模型，进而制造出同类新产品的相关数字化技术和几何模型重建技术的总称”。逆向工程将现代坐标测量设备作为产品设计的前置输入装置，与RPM(快速原型制造)、CAD／CAM(计算机辅助设计与制造)相结合并形成产品设计制造的闭环系统，将有效提高产品的快