基于三维测量技术的曲面零件建模方法

摘要

曲面重构建模是根据已知零件或模型，通过一定的测量设备对零件或模型进行三维坐标测量，从而获取三维轮廓点云数据;再对获得的数据利用相关软件进行数据处理，从而实现零件、模型的曲面重构建模，用于产品的分析、制造和创新。目前，该技术被广泛应用于机械、汽车、航空、航天、医疗等领域，对于改善和提高逆向工程的整体水平有着重要的意义。本文基于接触式三维坐标测量机的测量数据，并在此基础上，对零件或模型的曲面重构技术进行了研究。
　　数据获取是曲面得以实现重构的基础，本文对数据的获取方法进行了讨论，介绍了接触式和非接触式测量方法的原理和各自存在的优缺点，并阐述了三坐标测量机的测头校正、误差分析和半径补偿方法。点云数据的处理是曲面重构的关键技术，本文对点云数据处理的技术流程做了介绍，包括多视点云数据的对齐方法;数据平滑光顺处理的各种方法对比以及数据精简、插补和分割的方法。
　　曲面重构是本文研究的关键，本文阐述了曲线、曲面生成的理论基础和拟合方法，详细介绍了遵循点→线→面过程的NURBS曲面重构技术。通过Imageware软件详细讲解了从对点云数据的处理到最后完成曲面零件重构的具体步骤，给出了自由曲面的重构方法和曲面拼接技术。
　　最后，通过具体案列的实例分析，总结了曲面构造的基本原则和要点，研究了放样曲面中曲线的起始点、节点分布和方向对曲面精度的影响，给出了非矩形区域曲面建模重构方法，对自由曲面重构技术提供积极的参考价值。
　　在产品数字化建模的过程中，逆向工程技术越来越受到重视，本论文的研究工作丰富了产品造型设计的理论和方法，在实践工程应用中有一定的参考价值，将促进逆向工程在产品设计中的应用和推广。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 自由曲线曲面重构技术的研究现状

1．2．2 三坐标测量机及应用软件国内外现状

1．3 逆向工程的工作流程和关键技术

1．4 存在的问题和发展趋势

1．5 课题研究的实际意义及主要研究内容

2 三坐标测量技术

2．1 三坐标测量机

2．1．1 三坐标测量机原理

2．1．2 三坐标测量机的组成

2．1．3 三坐标测量机的分类

2．2 三坐标测量机的测头系统

2．2．1 测头的分类

2．2．2 接触式测量

2．2．3 非接触式测量

2．3 测头的校正和误差分析

2．3．1 测头的校正方法

2．3．2 测头校正的误差分析

2．3．3 测头直径校正要点

2．4 测头半径补偿方法

2．5 本章小结

3 测量数据处理

3．1 点云数据

3．2 数据处理

3．2．1 点云去噪

3．2．2 多视点云对齐

3．2．3 数据平滑光顺处理

3．2．4 数据精简

3．2．5 数据插补

3．2．6 数据分割

3．3 Imageware软件的应用

3．4 本章小结

4 曲面重构

4．1 参数曲线和曲面

4．2 曲线生成

4．2．1 插值

4．2．2 逼近

4．2．3 NURBS曲线拟合

4．2．4 NURBS曲线的计算

4．3 曲面生成

4．3．1 NURBS曲面

4．3．2 NURBS曲面拟合

4．3．3 曲面拼接技术

4．4 Imageware环境下的曲面重构

4．5 误差理论和误差分析

4．6 本章小结

5 曲面重构楚模实例分析

5．1 后视镜数据采集

5．1．1 智能测量数据规划

5．1．2 数据测量

5．2 后视镜主体部分曲面建模

5．2．1 点云数据处理

5．2．2 后视镜主体曲面模型重构

5．3 曲面构造基本原则和要点

5．4 曲面零件重构误差检测方法研究

5．4．1 特征线检测法

5．4．2 特征线、面重合检测法

5．4．3 复杂不规则曲面零件检测法

5．5 基于Imageware软件对后视镜的重构的误差检测

5．6 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

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