免费论文：基于点云的车身曲面重构关键技术研究

车身设计是汽车车型开发的关键技术环节，如何生成高质量的光顺曲面是车身开发的难点和重点。随着产品数字化以及快速原型制造技术的发展，逆向工程技术在汽车车身设计中得到了广泛的研究及应用。车身逆向工程技术通常涉及表面三维数据测量、数据预处理、曲面重构、三维建模及快速制造等相关技术。本文主要针对车身表面通过非接触测量获取的大量密集散乱点云数据在数据预处理以及曲面重构中的几个关键问题进行了研究。研究了点云数据预处理过程中拓扑网格建立问题。针对车身上不同曲率的曲面数据点云，深入研究一种基于增量网格扩展的三角剖分方法，实现点云数据点之间合理的拓扑连接关系，快速建立高质量的三角网格。在研究该方法时，给出了一种新的基于空间分块策略的k邻域快速搜索算法，该算法综合考虑了数据点云的总数以及点云的疏密程度，对于不同的点云可以调节β值，并进一步影响子立方体空间的划分，能够大大缩短k邻域的搜索时间；给了出三种网格拓扑操作来构建新三角网格，并对最佳点选择也提出许多新的准则，可以准确的进行三角剖分，消除“重叠”、“孔洞”以及狭长三角形。研究了点云数据拓扑网格简化问题。研究了基于边折叠的二次误差测度（QEM）网格简化方法，可实现在保持原模型的边界和主要细节特征的基础上，按要求进行网格简化和图形输出，满足了后续处理需要。研究了车身曲面重构中数据点云分块问题。提出了通过提取曲面之间过渡曲面来分割曲面点云的概念，首次定义了三种车身过渡曲面类型——尖锐边界、小过渡曲面和光滑过渡曲面，并利用曲面上数据点及其邻域点的最小二乘拟合平面的均方差值，实现了对包含尖锐边界和小过渡面的复杂曲面的有效分块。以曲面上数据点与其邻域点的法矢量符合给定条件之比的对数值作为判定数据点性质的标准，实现对包含光滑连接的曲面进行分块。采用对数法和数据点法矢的加权平均算法，减小了网格不均匀性和散乱数据点波动对分块精度的影响，增强了算法的稳定性和有效性。研究了车身曲面重构中点云数据的参数化方法。利用Hoschek方法对控制顶点和散乱数据点参数值分别进行了优化。在优化数据点参数值时采用了收敛速度较快的共轭梯度法，大大提高了计算速度，增强了算法的稳定性。研究分析了一种基面投影法，采用Hoschek参数化方法得到四条拟合曲线，利用Farin方法计算出一孔斯曲面作为基面，将数据点沿投影到基面上来以确定参数值，由确定的参数值可以反算出曲面的控制顶点，然后将此曲面作为基面继续投影。反复迭代数次后即可得到理想的数据点参数值。这种方法避免了传统的曲面重构方法在对散乱数据点云进行曲面拟合时，需要手动挑出一些特征数据点来构建特征曲线，并由特征曲线构建曲面的繁琐步骤，大大提高了计算速度和计算精度，降低了对操作人员的技术要求，为曲面光顺等后续处理打下良好的基础，是一种理想的散乱数据点云参数化方法。

来源：半壳优胜育转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/267277.html