浅谈逆向工程中的数据采集

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1、《装备制造技术》2010年第8期浅谈逆向工程中的数据采集王志佳(夭津工业大学，天津300160)摘要：瓯着计算杭和CAD技术的迅速发展，以渙!量技术为長刃;、曲面姿构技术为支丼的逆向工軽在汽车工业的产品开发中得到了广泛的应用.逆向工程又称反求工程.主要包含2项内容:一是实物锲型的数垢采集；二是數字模型的建立….数坍采集是逆向工程的首要环节，是反求建模的理论依擔.采集数据的站度和速度直接彩响产品的质童和开发效率等•准确、快速、完备地获得产品的三维几何数据，是逵向工程的一项关域技术.数提采集技术隨着逆向工程的广泛应用不斷发展，从最初的接触式测*，发展到光学、越学等非接触式测量，直到新近开发的组

2、合测量寻.如今用于数据采集的测量机种类繁多、测量赫度、测童速度各不相同.因北，对于不同类型的实体及数据采集的不同阶段选用測童机那应玻到有的放矢,合理利用资源，以利用最低成本实现最优目标点采集.主要研究的是运用三坐标机釆集数提并进行数据处理的过程。关赞词：運向工程:三坐标;数据采集中图分类号:TB21文献标识码:A对大规模散乱数据点的整体拟合，通常分两步来处理:首先将数据压缩及网格化，即在一定梢度要求下,从大凰测量点中提取出一定数量的采样点，从而大大滅少曲面重构的计算机区;然后再根据这些采样点,建立起曲面的模型。对大规模测址点进行压缩与网格化，分为以下过程：首先，根据激光扫描数据空间分布的特

3、点,利用基于曲率的自适应采样方法，对截面曲线采样;然后，根据截面曲线采样点的匹配与细分，为压缩扫描曲线的数目提供依据，从而获得初始的数据网格点阵;最后，为了判断网格对测世数据的逼近程度是否满足要求，提出了一种计算采样点集和测屋点集间的逼近精度的方法，从而完成对模型的逬一步修正。1截面曲线上的密集数据点的B样条逼近利用扫描数据建立B样条逼近曲线，来分析截面曲线的曲率特征，为自适应采样提供依据•取B样条节点序列5,…,“均匀分布在数据点(％0,Zo),(%1,Z1),…，(齐，zj上,且Zo<«1<•••

4、制点；是B样条基函数。e样条逼近曲线的目标函数为E辽匕-工虫心研⑵j・li・l令9E/9^=0,并用迭代方法求解控制点％此时，曲线曲率大小由下式计算出)=「&)

5、/(1+广(工)字(3)文章编号：1672-545X(2010)08-0059-022基于曲率特征的采样规划算法为了使采样网格尽可能充分地代表测量点，反映岀测量曲面的特征，直观的解决办法是在曲面变化快的区域，采样点应紧密些，而变化缓慢的地方，应稀疏些。基于这个思路,Li提出了一种基于曲率的抽样网格规划法叫为了直观说明该方法，考察图1的质点系：该质点系的质心初满足下式：Xrn(X；-z)=0⑷式中，°为质点质慑。若用截面曲线上点的曲

6、率来代替质点的质量，则平衡支点位置将趋向曲率大的部分。现计算按曲率分布的采样点位置，记曲线上的点为pg,/(%,)),曲率是为了计算节点P,的最终位置，先引入节点P,邻域的概念。其定义为:设Pi是距离空间X中的点，对于正数r,称集合Si(p,,r)={p；pWX,p(p,pj

7、丄，/=1,2,…tU2⑹收WBffl:2010-05-10作者简介:王志佳(1986-),男，天津人，在读本科生，机械工程及自动化专业。万方数据EquipmentManufaclringTechnologyNo.8,2010⑷二(9)由式（5），式⑹可知/，的邻域点的取值决定于点,pt,p⑴的相对位置，因此求解乩平衡位置％,的式（5）是非线性的，可采用数值方法迭代求解%：""=££（｛）洛/£k（p；）（7）式中，f是迭代次数,各采样点初始位置,按其为均匀分布的计算,当满足（<♦0的I一£P0（这里如何选取£见下节）,（21,2，…,M）时退出迭代。至此,各个采样点已按曲线的曲率，达到各

8、自的平衡位置。3曲线采样精度测试指标的确定验证裁面曲线上分布的采样点，是否能以足够的精度表征曲线的轮廉特征的方法，一般雄将各个采样点用直线段依次连接，用弦长与对应弧长之比，或用弧长到对应弦的最大距离，作为评价指标来评估。但每增加采样点时,要重新计算弧长或弧上每一点到弦的距离，计算疑很大c提出以给定的逼近精度5与相邻节点间曲线段最大曲率比值的平方根，作为精度指标（如图2所示），并与对应的弦长IPPGI比较,若满足Ip,pw