关于建立自由曲面测量-建模闭环系统的研究-论文.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０２０关于建立自由曲面测量－建模闭环系统的研究薛莹１，何雪明２（１无锡机电高等职业技术学校机电工程系，江苏无锡２１４０２８；２江南大学机械工程学院，江苏无锡２１４１２２）摘要：为了解决未知自由曲面测量和建模过程无反馈的问题，提出一种自由曲面逆向工程的新方法，使得数据获取和曲面重构形成闭环系统，缩短了整个逆向工程的时间，提高了重构模型的质量。核心是使用ＣＭＭ自适应测

2、量方法和非均匀Ｂ样条曲面重构方法，将自由曲面测量和建模集成在一个闭环系统中，实现ＣＭＭ实时在线测量和重构曲面实时更新。关键词：逆向工程；三坐标测量机；自适应测量；曲面重构；曲面检测；闭环系统中图分类号：ＴＰ３９；ＴＨ１６文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－０６９－４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅＣｌｏｓｅｄｌｏｏｐＳｙｓｔｅｍｏｆＭｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＦｒｅｅｆｏｒｍＳｕｒｆａｃｅ１２ＸＵＥＹｉｎｇ，ＨＥＸｕｅｍｉｎｇ（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉ

3、ｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｘｉＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎＨｉｇｈｅｒＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｃｈｏｏｌ，ＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４０２８，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＷｕｘｉＪｉａｇｎｓｕ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｎｏｆｅｅｄｂａｃｋｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｆｒｅｅｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｓｒｅｖｅｒｓ

4、ｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｍａｋｉｎｇｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｍａｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｔｈｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｗａｓｓｈｏｒｔｅｎｅｄ，ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｍｏｄｅｌｓｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＴｈｅｃｏｒｅｗａｓｔｈｅＣＭＭａｄａｐｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍＢｓｐｌｉｎｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｕｓｅ

5、ｄｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｔｈｅｆｒｅｅｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｉｎａｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍ，ｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅＣＭＭｒｅａｌｔｉｍｅｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｒｅａｌｔｉｍｅｕｐｄａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＣＭＭ；Ａｄａｐｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｉｎｇ；Ｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；Ｓｕｒｆａｃｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；Ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍ自由曲面的逆向工程一般分为数据获取、数据处建

6、立一个自由曲面测量－建模闭环系统，极大提高了理和曲面重构３个步骤。目前曲面数据获取主要采用ＣＭＭ的柔性，便于测量和建模信息的集成，为逆向非接触式的三维激光扫描仪，该仪器能快速获取自由工程的研究提供了一条新的途径。曲面表面的数据信息，但由于对被测表面的粗糙度、１测量－建模闭环系统设计思路漫反射率和倾角过于敏感，测量精度较低。由于非接文中所设计的测量－建模闭环系统弥补了一般逆触式测量过程中会产生很多噪点，必须经过繁复的数向过程的缺陷，将测量和建模实时在线地联系起来：据处理才能用于曲面重构。而曲面重构一般是借助专首先应用Ｂéｚｉｅｒ曲率连续自适应测量方法对未知自

7、由门的逆向软件，采用人工手动的方式来实现，重构曲曲面进行ＣＭＭ自适应测量，得到初始的曲面数据点面的精度很难保证，费时又费力。虽然大多逆向软件云，这些数据点云虽然是曲面上的真实点，但是未必都具有重构误差检测功能，但误差的大小都是针对获包含描述整张曲面的全部信息，所以接下来就是用这取的数据点云而言的，如果获取的数据本身质量较些初始点云构造一张能近似描述整张曲面的初始曲差，重构曲面再好也是枉然。面，然后在初始曲面上按照一定的规律选取检测点并传统的自由曲面逆向工程基本上形成一个开环系进行实际测量，通过比较检测点的实际值和理论值，统，数据获取和曲面重构是单独顺序进行

8、的，由于在来判定初始曲面是否能真实描述未知曲面模型。如果曲面重构和