基于点云数据的汽车密封条的曲面重构

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第3期贵州工业大学学报(自然科学版)V_ol，34No．32005年6月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERSITYOFTECHNOL(~YJun．2005(NaturalScienceEdition)文章编号：1009—0193(2005)03—0039—03基于点云数据的汽车密封条的曲面重构罗之军，黄放，陆海东2(1．贵州大学机械工程与自动化学院，贵州贵阳550003；2，盘江化工厂，贵州贵阳551400)摘要：逆向工程是现代制造技术的重要发展方向之一，结合汽车密封条逆向开

2、发的特点，在汽车密封条的逆向开发中，重点探讨了基于点云数据来重构汽车密封条曲面的方法，提高了产品的精度和开发效率。关键词：逆向工程；点云数据；曲面重构；汽车密封条中图分类号：TH111文献标识码：B0引言随着三维测量技术和CAD技术的进一步发展，以测量技术为基础曲面重构技术为支撑的逆向工程技术在汽车、飞机制造及家电产品的新品开发上得到了广泛的应用并成为强有力的开发工具。逆向工程的一般过程为：物理原形一测量一点云数据一曲线曲面重构—cAI)_一STI快速原型一产品—模具。文中主要探讨了在汽车密封条的逆向工程中，基于点云数据的曲面重构技术。汽车

3、密封条是汽车上不可缺少的重要部件，密封条开发质量的好坏不仅会影响汽车的外观质量，而且会影响到密封条的密封质量。汽车密封条属橡胶件，质软、易变形，在测量时很难得到准确数据，且传统的密封条开发主要是人工测量，误差较大，测量数据往往不能准确反映实体的特征。因此，在汽车密封条的开发设计中，采用三维测量技术测量获取样件数据，通过点云数据进行曲面重构，将会大大提高开发的质量和速度。密封面端面接图1密封条转接头的点云数据图2精简后的点云数据1密封条三维数据的获取在产品的逆向开发中，样件的三维数据获取主要通过三坐标测量机完成，三坐标测量机分为接触式和非接触

4、式两种，非接触式测量机中激光三坐标测量机因具有测量速度快使用范围广的特点得到广泛应用。汽车密封条材质较软、变形大，通常采用非接触式的激光三坐标测机测量，图1是通过激光三坐标测量机获取的密封条转接头的点云数据。2点云数据分析处理从三坐标测量机所测得的数据，无论接触式还是非接触式测量，都不可避免会带入噪声点，特别是尖角和边界附近较为明显。另外，激光扫描所获取的海量数据，会严重影响曲面重建算法的效率，因而必须对其收稿日期：2o05一O3—28维普资讯http://www.cqvip.com40贵州工业大学学报(自然科学版)2005年进行分析处理。

5、2．1数据平滑处理数据平滑处理又称数据滤波，其目的是去除测量中因各种因素带入的噪声点。算法有标准高斯、平均或中值滤波算法，部分算法在逆向软件中也有所体现，但目前的逆向软件中所提供的自动去噪的功能，还不能完全满足用户的需求，特别是形状较为复杂的数据，大多数情况都是采用人机交互的方式去除噪声点。汽车密封条转接头点云数据的噪声点主要出现在两个端面和侧面的轮廓部分，无法自动去除噪声点，故采用人机交互式方法去噪。即在逆向软件中通过提取、删除那些可能会影响曲面构造的野点，在去噪的过程中可能会删除能反映曲面的真正特征的点，因此，在提取时要特别注意，经验在

6、此相当重要。2．2数据精简密封条转接头的点云数据点数为485802个，处理如此庞大的测量点集，会严重影响曲面重建算法的效率，因而有必要在满足一定的条件下，对测量数据进行简化⋯1。数据精简只是简单地对原始数据进行删节，并尽可能保留原始数据的形状特征。其精简方式因数据类型不同而不同，对散乱点云可用随机采样的方式精简，对于扫描点云和多边形点云则可用等距压缩、倍率缩减、弦偏差，空间抽样等方法。采用逆向工程软件Imagewarel0．0中的空间抽样(SpaceSampling)的方法对密封条转接头的点云数据进行精简，当点的距离公差设为0．3时，原始点

7、云数据从原来的485802减到了82993，减少了82％，并未影响原始数据的几何特征。如图2所示：3曲面重构3．1曲面的表示方法自由曲面一般用参数曲面表示，如常用的Bezier，B—Spline和NURBS，此外还有三角面片等离散表示方式【2J。NIⅡBS(N6n—UniformRationalB—Spline)曲面是标准解析形状和自由曲面，非有理B样条、Bezi—er曲面都是NURBS的特例表示。其由下式定义[3]：Bi，k()马，1(叫)，，jp(，)=专—————————一Bi，k()马，f(叫)，j，j式中，为控制顶点，，为权因子，

8、B()和B()分别为沿向的k次和沿'1．1J向的z次B样条基函数。1．向和向的节点矢量为U=【0=Uo1=AUk，Uk+1，A，r一一1，r一，r—l+1A=r=1JW=[0=W