基于粒子群优化算法的三维点云NURBS曲面重构研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2016年第3期基于粒子群优化算法的三维点云NURBS曲面重构研究+娄建玮1’2，吴禄慎2，陈华伟2(1潍坊职业学院，潍坊261041；2南昌大学机电工程学院，南昌330031)摘要：针对Delaunay三角化等传统方法在逆向工程曲面重构过程中存在着精准度不足、处理高维非线性问题时效率低等问题，提出一种基于粒子群优化算法的三维点云NURBS曲面重构方法。通过曲面参数化和曲面拟合两个关键步骤，使用粒子群优化算法确定出控制点、节点矢量和权因子等NURB

2、S啦面参数，实现了NURBS曲面重构。最后使用包含了开放、半封闭、封闭、实际扫描、多分支和自我交叉等5种不同类型具有代表性的曲面模型对算法进行验证。实验结果表明，该方法具有良好的鲁棒性、准确性和灵活性。关键词：逆向工程；曲面重构；曲面参数化；粒子群优化算法；非均匀有理B样条曲面中图分类号：TP391．72文献标志码：A文章编号：1671_3133(2016)03—0013—06DOl：10．16731／j．cnki．1671—3133．2016．03．003ResearchofNURBSsurfacereconstructionf

3、rom3DpointcloudbasedonparticleswarmoptimizationalgorithmLouJianweil一．WuLushen2．ChenHuawei2(1WeifangVocationalCollege，Weifang261041，Shandong，China；2SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China)Abstract：ForDelaunaytriangulationandot

4、hertraditionalmethods，therearealackofprecision，lowefficiencyofdealingwithhigh-dimensionalnonlinearandotherproblemsintheprocessofsurfacereconstructioninreverseengineering．givesaNURBSsurfacereconstructionmethodfrom3Dpointcloudbasedonparticleswaruloptimizationalgorithm．T

5、hroughtwokeystepswhicharesurfaceparametefizationandsurfacefitting，thismethodusesparticleswarmoptimizationalgorithmtodeterminethecontrolpoint，knotvector，weightandotherparametersofNURBSsurface，andrealizesthereconstructionofNURBSsui{ace．Finallyusesfivedifferenttypesandty

6、picalsurfaceswhicharecontainingopen，semi-closed，closed，theactualscanning，multi-branches，self-intersections，toverifythisalgorithm．Experimentalresultsshowthatthemethodhasgoodrobustness，accuracyandflexibility．Keywords：reverseengineering；surfacereconstruction；surfaceparam

7、eterization；particleswarlnoptimizationalgorithm；NIIRBSslJrface0引言在飞机外形与机械零件设计中经常遇到许多曲线和曲面表示的形状，因此，曲线和曲面重构在计算机辅助设计中应用非常广泛。在逆向工程中，使用三维光学扫描系统扫描模型或实体，将获得大量散乱点云数据，曲面重构的目的就是根据这些未知曲面上的数据点，重构一个数学模型，使其能够有效逼近未知t国家自然科学基金项目(51365037，51065021)曲面。由于非均匀有理B样条(NURBS)具有灵活性和可控性等方面的优点，已经

8、成为CAD／CAM行业标准，从模型的三维点云中得出NURBS曲面模型成为近年来研究的热点问题llj。为此，许多学者进行了研究，如被用于得到近似给定不规则点的简化曲面的带切平面估计的符号距离函数旧1，曲率平方距离最小化[3o；但是这些方法仅仅适用于一