一种汽车车身曲面数据点云的分块方法

在测量数据点云重构车身曲面过程中,由于车身曲面复杂多变,难以直接拟合,需要对点云数据进行区域分割,分片处理。文中结合车身曲面造型特点,将一种点云分割的算法-基于平面度的直接分割方法应用于车身曲面重建中,可实现不同性质的曲面片分块。最后给出了不同的分割实例,证明了该方法的有效性。     

基于非均匀细分的散乱点云数据精简算

针对海量散乱点云数据精简问题,提出了基于非均匀细分的精简算法.采用八叉树结构对点云数据进行空间分割,由分割结果建立k邻域.对k邻域内的散乱点进行二次曲面拟合,以拟合曲面的平均曲率为判据决定是否对八叉树空间实行非均匀细分,细分过程中由数据点之间的最大间隔角决定细分程度.构造曲率差函数,识别出边界数据点,对其进行数据保护.该算法对具有曲率多样化特点的点云数据的精简具有实用性,通过实验验证了该算法的可靠性和准确性.     

基于CATIA的拖拉机覆盖件逆向设计及有限元分析

针对拖拉机覆盖件曲面复杂、精度及光顺性要求不高、结构强度大的特点,利用CATIA的逆向设计具有的强大曲面设计功能,以某拖拉机轮罩为例,从点云数据预处理、点云数据网格化及分块、曲面重建、曲面品质分析、曲面拼接及模型评价几方面阐述了拖拉机覆盖件逆向设计流程,同时对重建的曲面模型进行了有限元分析。研究结果表明,所构建曲面模型满足了设计精度及光顺性要求,为后续的拖拉机覆盖件模具设计制造提供了理论依据。     

摇臂式喷头内流道曲面的逆向重构研究

用线切割机床将雨鸟30IBH摇臂式喷头内流道切割成a,b两部分,使三维光学扫描仪的投影光束能够到达其表面进行多视扫描,获取不同视角下流道a,b的点云数据。去除多视点云中的噪点后,用三点法拼接多视点云,得到流道a,b的点云数据;再将流道a,b的点云数据拼接成喷头内流道的点云数据;采用弦偏差采样法将点云数据精简后,用基于边的方法把点云分割成喷管和小喷嘴两部分,选择非均匀有理B样条(NURBS)模型分别按照点-线-面的顺序进行曲面重构。曲面重构的精度分析结果表明,最大几何误差为0.292 9mm,平均几何误差为0.076 2mm,满足预期的精度要求,实现了摇臂式喷头的内流道曲面重构。     

基于逆向工程的饲料搅拌机刀片三维造型设计

针对TMR饲料搅拌机梅花刀刀刃曲线复杂,不易找出曲线方程进行正向设计的问题,利用逆向工程技术得到梅花刀的三维模型。利用非接触式激光扫描仪对梅花刀片表面进行三维扫描,并获取三维点云数据,研究曝光率对扫描结果的影响;利用Geomagic Studio软件对点云数据进行优化处理;利用Geomagic Design软件对刀片曲面进行重构;利用Geomagic Control将重建后的三维几何模型与原始点云数据进行误差对比分析,完成逆向工程技术在梅花刀片结构设计中的应用初步研究。     

基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准研究

作业场景重建可为智能农机自主作业提供全局信息与局部细节，针对因农田表面缺乏高区分度的点、线、面高层结构造成的特征描述性差、点云配准精度不足的问题，提出一种基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准方法。首先，采用32线激光雷达获取农田真实地表点云数据并完成去噪、降采样等预处理；然后，采用加权线性协方差矩阵的奇异值分解确定关键点唯一局部参考坐标系，并统计关键点与旋转曲面截面交点距离信息，生成地表点云的局部特征；最后，采用基于单特征初选与局部特征精匹配原则的多级特征匹配策略进行局部特征匹配，计算旋转矩阵与平移矩阵完成点云配准。试验结果表明，旋转曲面轮廓特征与其他特征相比，平均精度增加7.5个百分点，平均召回率增加24.09个百分点；多级特征匹配策略相对于最近邻搜索策略，平均精度增加12.68个百分点，平均召回率增加18.38个百分点；本文的点云配准方法的平均平移误差为23.59dr，平均旋转误差为3.72°，配准成功率为87.5%。因此，本文提出的基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准方法适用于真实农业地表无序点云的自动配准。     

基于数字化技术的多点成形与逆向工程的集成

分析了多点成形技术和逆向工程集成时需要解决的关键技术，包括表面数字化、曲面重构和控制回弹量的方法。用自行研制的激光测量仪实现工件表面数字化，为实例样件的曲面重建和多点成形工件的成形误差检测提供数据源；用基于曲率抽样的拓扑矩形阵列进行NURBS曲面拟合并用多点成形方法成形工件；为了控制工件回弹，用两步配准方法计算成形误差并利用闭环成形修整曲面，最终实现在没有CAD模型而只有实物样件情况下的板类件快速精确成形。与此同时开发了实现相关功能的软件。     

基于三维重建的奶牛体重预估方法

为提高奶牛称量的工作效率，降低劳动强度，提出一种基于三维重建的奶牛体重预估方法。首先搭建奶牛深度视频获取平台，利用Kinect相机分别采集奶牛俯视与侧视视角数据，选取深度视频中同步的俯视帧与侧视帧并转换为点云，去除复杂背景提取奶牛点云；然后利用一帧不同步的侧视点云将同步侧视点云中缺失区域补全，配准俯视与侧视点云后，基于俯视点云中奶牛脊柱的位置选取对称面，利用单视角侧视点云获取得到双视角点云，完成奶牛体表点云的重建；最后进行点云曲面重建，利用曲面模型的体积与表面积建立奶牛体重预估模型。利用29头奶牛数据验证模型效果，结果表明，奶牛曲面模型整体表面积、去除四肢及头部的体积与体重呈显著正相关，体重预估绝对误差在-18.67~23.34kg之间，相对误差均小于3.40%，平均相对误差为2.04%。     

基于逆向反求技术的旋耕机弯刀数据采集与曲面重构方法

针对旋耕机弯刀曲面复杂、建模困难的问题,提出了基于样品的逆向反求建模方法。运用非接触式激光三角法采集了T系列Ⅰ型旋耕弯刀原始数据,通过点云数据降噪、精简和网格化进行数据处理。针对不同位置,采用不同方法提取了特征曲线,并进行曲面重构,通过缝合各个重构曲面和刀柄修补最终完成了旋耕机弯刀三维实体模型的建立。     

基于geomagic studio的水枪逆向设计及其误差分析

本文利用geomagic Studio软件对水枪的点云数据进行处理生成NURBS曲面模型,并进行了偏差分析,表明逆向建构曲面的精度较高。在逆向工程中使用geomagic studio软件重建模型,不仅能保证产品质量,而且可以大幅度减少产品开发周期。     

轴流式水轮机叶片曲面重构技术

详细讨论了散乱点云数据采集、点云数据的预处理、点云三角化、采用NURBS为基础的曲面重构方法以及曲面光顺与精度检测等方面内容,为具有自由曲面特征的叶片类部件提供了曲面重构流程.针对基于散乱数据的轴流式水轮机叶片外形曲面重构问题,在阐述模型重构过程基本理论的基础上,根据曲面特征进行区域分块,提出了基于流线和轴面截线构造矩形域曲面片的方法,获得了符合设计要求的叶片实体模型.研究结果表明：该方法重构的数字化模型具有良好的光顺性和精确性,为后续作业奠定了基础,为逆向工程技术应用于流体机械行业提供了客观依据.     

基于特征线的复杂曲面重构技术

对提取点云数据的边界线、主要线和截面线等特征线进行了研究.提出了基于边特征线的点云数据区域分割技术,研究了特征识别、基于特征建立数据分块间的约束关系,实现了将测量数据分块.根据边界特征拟合曲面,进而完成复杂曲面的建模.最后以摩托车前面板的整个逆向过程为例.阐述基于边特征线曲面构造技术的应用,并凸现出了其在边界特征点云提取,特征线的提取以及在复杂曲面拟合方面的优势,很好地解决了复杂型面间的拟合重构问题.     

基于逆向工程技术的蜣螂外形数据采集与处理

采用三维激光扫描系统测量了臭蜣螂几何体表外形,获取了臭蜣螂几何体表外形的数据点云。利用逆向工程软件进行数据点云的平滑处理、精简处理及其多视数据的定位与拼接。使用点云数据网格化、曲面特征抽取与数据分片、曲面分割及直接拟合曲面片的造型方法,成功进行了臭蜣螂体表外形三维几何曲面模型的重构。     

点云自适应切片方法研究

在反求工程(RE)中,对点云模型进行曲面重构不仅花费大量的时间,而且要求操作人员具有丰富的经验。而对点云切片则可避免曲面重构,直接生成层片文件,输入到快速成型(RP)机进行加工。但是点云切片的一个难题就是如何确定每层切片的厚度以保证切片的形状精度在误差范围内,提出一种基于距离图像的点云自适应切片的新方法,能够获得在给定的形状误差范围内切片层的最大厚度。     

基于逆向工程技术在工业设计中的应用

利用逆向工程技术对已有的产品进行快速获取三维数据,通过对三维数据的处理,可以对产品模型进行重构,并进行优化设计、分析、验证、修复等操作,是一种对产品进行快速设计的有效方法。文章通过电钻手柄设计为例,探讨了利用逆向工程技术对模型进行了三维数据获取、数据预处理、曲面重构、产品优化等整个工作过程。     

基于逆向工程和流场分析的液力缓速器叶轮设计

在车用液力缓速器的研制中,采用逆向工程技术对液力缓速器的关键零部件叶轮进行设计分析。使用三维激光扫描设备和逆向工程软件,通过数据采集、数据处理、模型重建等过程,获得液力缓速器叶轮的三维模型,进而通过流体分析软件Fluent对液力缓速器内部流场进行数值模拟,分析了叶片数目对制动力矩的影响。分析结果表明所做的逆向工程和数值模拟是准确的,为快速掌握液力缓速器的设计和优化提供很好的途径。     

基于Geomagic Studio的汽车引擎盖的逆向设计

使用逆向工程软件Geomagic Studio对汽车引擎盖进行逆向设计,对点云数据进行精确的处理以及曲面重构,得到汽车引擎盖的曲面模型,最后将曲面模型进行精度分析,与初始点云数据比较.结果表明:这种设计方式可以比较精确地还原实体的各项特征,能够为汽车引擎盖的后续分析和优化设计提供可靠的曲面模型.