逆向工程技術(shù)與快速成型技術(shù)一體化的探討(編輯修改稿)
2024-07-24 12:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 常采用三坐標(biāo)測量機(jī)或激光掃描等測量裝置來獲取其表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。大量點(diǎn)構(gòu)成了一組點(diǎn)的集合，稱為點(diǎn)云。這些點(diǎn)云文件一般以公共的文件格式保存，如IGES格式、STL格式、STEP格式和Parasolid格式等，以便逆向工程軟件讀入。 數(shù)據(jù)采集，即零件原形的數(shù)字化，通常是采用適當(dāng)?shù)臏y量裝置來獲得零件原形表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。測量技術(shù)是逆向工程的前端技術(shù)．近年來，隨著光電技術(shù)、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的樣件表面數(shù)字化方法。測量方法按其特性及應(yīng)用，分為非接觸式測量和接觸式測量。3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是逆向工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的結(jié)果將直接影響后期模型重構(gòu)的質(zhì)量。 數(shù)據(jù)預(yù)處理主要工作包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)平滑，噪聲數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)的去除，壓縮和歸并冗余數(shù)據(jù)，遺失點(diǎn)補(bǔ)齊，數(shù)據(jù)分割，多次測量數(shù)據(jù)和圖像的數(shù)據(jù)定位、對齊，對稱零件的對稱基準(zhǔn)重建等。經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，一般可有效地提高測量數(shù)據(jù)的精度[1]。 STL數(shù)據(jù)形成及其數(shù)據(jù)優(yōu)化 點(diǎn)云數(shù)據(jù)在完成多視拼合后，生成 STL文件，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，然后輸入快速成型設(shè)備產(chǎn)生快速原型件。STL文件的生成中，正確建立各點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，形成三角平面片是關(guān)鍵．基本過程是：對給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行三角剖分．三角剖分又可分為對數(shù)據(jù)投影域的剖分和在空間直接剖分兩種類型，目標(biāo)是使散亂的數(shù)據(jù)點(diǎn)在空間連接成最優(yōu)的三角網(wǎng)格，盡量接近 Delaunay三角化。 STL格式文件在實(shí)際應(yīng)用中構(gòu)造靈活方便，但在面向快速原型制造的應(yīng)用中，這種文件體積龐大，信息冗余，為滿足一定的精度，必須對其進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)據(jù)優(yōu)化的基本原則是在曲面較平坦的范圍內(nèi)合理減少三角平面片的數(shù)量．Humann[5]提出了一種根據(jù)三角面片的曲率值來決定此三角面的取舍，然后再重新擬合的方法，適用于STL文件的自動(dòng)生成．Chen[6]提出了兩種方法：比例數(shù)據(jù)精簡和利用邊界限制修正的數(shù)據(jù)精簡．基于曲率值的數(shù)據(jù)優(yōu)化概念清晰，但曲率的計(jì)算量大：而Chen所提出的方法計(jì)算簡單，且可人工控制數(shù)據(jù)優(yōu)化的比例量值，比較常用。 特征提取與數(shù)據(jù)分割 數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)束后，進(jìn)行特征提取、數(shù)據(jù)分割，它可以將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理問題簡化，因?yàn)閷τ谏y的點(diǎn)數(shù)據(jù)，用一張曲面來擬合是不可行的．一般作法是按照原形所具有的特征，將數(shù)據(jù)分割成不同的區(qū)域分別擬合曲面，然后應(yīng)用曲面求交或者曲面間過渡的方法連接曲面。數(shù)據(jù)分割的方式主要有自動(dòng)分割和手工分割兩種。自動(dòng)分割方式又分為： （1）基于線的方法通過尋求邊界點(diǎn)來構(gòu)造邊界線，根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)周圍的點(diǎn)集的幾何和數(shù)值微分特
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