【摘要】：逆向工程是實現(xiàn)產(chǎn)品再創(chuàng)新開發(fā)及快速制造的重要技術(shù)之一,在汽車、家電、模具、娛樂、醫(yī)療等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。作為逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)——三角剖分一直是逆向工程的研究熱點。三角剖分可直接將點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實體模型,而由網(wǎng)格化的實體模型加工樣件或制造快速模具,能夠縮短產(chǎn)品的加工時間和設(shè)計周期,實現(xiàn)小批量多品種生產(chǎn)。此外,在動畫、虛擬環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)瀏覽、醫(yī)學(xué)掃描、計算機游戲等領(lǐng)域已經(jīng)可以看到許多由多邊形網(wǎng)格構(gòu)建的實體模型。本文針對三角網(wǎng)格技術(shù)及其應(yīng)用問題,對三角剖分關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究和實踐。 按獲取數(shù)據(jù)途徑的不同將數(shù)據(jù)獲取方式分為接觸式和非接觸式。根據(jù)數(shù)據(jù)點分布特征將其分為散亂點、柵格點、等值線以及掃描線、特征點和特征線四類。實現(xiàn)對采樣得到的數(shù)據(jù)點進行處理,包括編輯點云、構(gòu)造點云和特性查詢。 闡述了曲面重建的特點和研究內(nèi)容,介紹了三角剖分的基本概念和理論,包括Voronoi 圖與Delaunay 三角化,網(wǎng)格優(yōu)化準則,二維平面上的三角剖分。在此基礎(chǔ)上,詳細探討了局部Delaunay 法、生長三角剖分法和螺旋邊三角剖分算法的具體實現(xiàn)過程和算法的優(yōu)缺點。 提出了一種改進的螺旋邊三角剖分算法,并在HT-ReSurf 系統(tǒng)上得以實現(xiàn)。改進算法引用“自然鄰近點集”的概念,以螺旋邊三角剖分算法的邊界環(huán)為基礎(chǔ)向外生長三角形,以包圍盒算法搜索邊界點的鄰近點集,估計邊界點的法向量,將邊界點及其鄰近點集投影到切平面上并進行局部二維Delaunay 三角剖分,從而確定邊界點的自然鄰近點集,最后將自然鄰近點集以適當(dāng)?shù)姆绞教砑拥竭吔绛h(huán)上。這樣,改進算法既避免了拼接問題又能搜索到自然鄰近點集,三角剖分后的網(wǎng)格基本上接近最優(yōu)Delaunay網(wǎng)格。比較和分析了局部Delaunay 法、生長三角剖分算法和改進算法的運行速度、剖分效果、網(wǎng)格重疊和空洞等性能指標,證明改進算法有一定的應(yīng)用價值。 分析了通用CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)和專業(yè)逆向工程軟件在進行產(chǎn)品反向設(shè)計時存在的缺陷,設(shè)計和實現(xiàn)了逆向工程系統(tǒng)HT-ReSurf 的開放式層次結(jié)構(gòu)和基本功能。本文所研究的編輯點云、構(gòu)造點云、特性查詢以及三角剖分都已經(jīng)在HT-ReSurf 系統(tǒng)上實現(xiàn)。
【圖文】：

個具有矩形邊界的曲面。三角域曲面構(gòu)造以三角 Bezier 曲面理論為基礎(chǔ)，將采樣測量出來的空間點集用小三角平面片或三角 Bezier 曲面片表示，進行產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)換。圖1.2 三角域曲面造型 圖1.3 四邊域曲面造型圖1.4(a)逆向工程軟件構(gòu)造 圖1.4(b)基于三角曲面 圖1.4(c)重構(gòu)NURBUS曲面的三角Bizer曲面模型 的NURBUS曲面模型 輸出至UG系統(tǒng)圖為1.2三角域曲面造型，圖1.3為四邊域曲面造型。圖1.4為一飛機整流罩曲面模型，其中圖1.4(a)為逆向工程軟件構(gòu)造的三角Bizer曲面模型，圖1.4(b)是三角Bizer曲面模型經(jīng)逆向工程軟件轉(zhuǎn)化成的NURBUS曲面模型；圖1.4(c)為逆向工程軟件以IGES

個具有矩形邊界的曲面。三角域曲面構(gòu)造以三角 Bezier 曲面理論為基礎(chǔ)，將采樣測量出來的空間點集用小三角平面片或三角 Bezier 曲面片表示，，進行產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)換。圖1.2 三角域曲面造型 圖1.3 四邊域曲面造型圖1.4(a)逆向工程軟件構(gòu)造 圖1.4(b)基于三角曲面 圖1.4(c)重構(gòu)NURBUS曲面的三角Bizer曲面模型 的NURBUS曲面模型 輸出至UG系統(tǒng)圖為1.2三角域曲面造型，圖1.3為四邊域曲面造型。圖1.4為一飛機整流罩曲面模型，其中圖1.4(a)為逆向工程軟件構(gòu)造的三角Bizer曲面模型，圖1.4(b)是三角Bizer曲面模型經(jīng)逆向工程軟件轉(zhuǎn)化成的NURBUS曲面模型；圖1.4(c)為逆向工程軟件以IGES
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH164

【引證文獻】

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1 范立成;3D義齒磨削機器人系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號：2597872