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基于包围盒和追踪法的未知复合曲面逆向研究

基于包围盒和追踪法的未知复合曲面逆向研究

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作者：苏丽丽江南大学

学位级别：硕士

精确的曲面重构和曲面拼接是决定具有复合曲面特征的零部件精准复现的重要因素。曲面重构后,如何将重构出的曲面特征信息完整地存储出来,在第三方软件中可以不加修改地直接使用,是复合曲面逆向过程中提高逆向精度的一个重要环节。针对... 详细信息

精确的曲面重构和曲面拼接是决定具有复合曲面特征的零部件精准复现的重要因素。曲面重构后,如何将重构出的曲面特征信息完整地存储出来,在第三方软件中可以不加修改地直接使用,是复合曲面逆向过程中提高逆向精度的一个重要环节。针对复合曲面划分多个单一曲面测量、重构后留下的面与面间的间隙,本文提出了基于曲面本身特征的延伸、相交的曲面拼接技术,开发了曲面测量、单曲面重构和多曲面拼接于一体的逆向系统。针对曲率连续自适应测量获取的点云规律,基于节点插入法,提出非均匀B样条曲面重构方法。针对当前重构出的曲线曲面只能以点的形式存储出来交于第三方软件进行后续操作造成逆向精度反而下降的问题,利用方向包围盒紧密包围对象的特点,基于包围盒技术,提出曲线曲面新的存储方法,使得逆向系统中重构出的曲线曲面特征信息完整存储出来,实现了逆向系统与现有软件的互通,提高了复合曲面逆向的整体精度。避免了传统软件曲面重构后需再次曲线拟合和通过网格曲线的重复创建,避免了曲线拟合阶次和曲面重构阶次与原始未知曲面的阶次不统一。即使是同一曲面点云重构相同阶次的B样条曲面,本系统重构与现有软件的曲面重构精度达到3μm以下,重构效率较现有软件快80%以上。试验验证采用本文提出的曲线曲面存储方法保存出来的曲面信息更完整。在重构出多个自由曲面基础上,针对自由曲面间存在的间隙问题和现有软件曲面硬性拼接的缺点,采用自然延伸自由曲面和曲面相交的方法进行曲面拼接。针对现有曲面相交速度慢的问题,将追踪步长与交线的曲率半径相联系,基于步长自适应技术,提出改良追踪法,使得求取的交线不仅符合曲面的几何特征,且精度高速度快。为了验证改良追踪法的有效性,对不同类型的曲面间进行相交试验,求取的相交线精度均达到μm级以上。对多个曲面进行固定步长和自适应步长曲面相交,改良追踪法求取交线的计算量更少。在获取了多个自由曲面原始点云和交线,对复合曲面进行自然拼接。实现曲面相交、创建曲线和创建曲面,使得逆向系统更完善。

关键词：复合曲面包围盒改良追踪法逆向系统

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