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逆向抄数点的特征提取

发布日期:2014-12-08  浏览次数:1809
核心提示:利用数学方法对点云数据进行特征提取后构造成特征线,利用点数据和边界曲线建构曲面是逆向工程特有的曲面建构方法。在逆向工程中引入特征提取技术,对发展逆向工程理论具有重要的意义和价值,主要体现以下3个方面:
 逆向抄数点的特征提取

利用数学方法对点云数据进行特征提取后构造成特征线,利用点数据和边界曲线建构曲面逆向工程特有的曲面建构方法。在逆向工程中引入特征提取技术,对发展逆向工程理论具有重要的意义和价值,主要体现以下3个方面:

1)提高反求工程建模效率,实现产品的快速反求;

2)提高反求工程建模精度,实现产品的精确建模;

3)提高反求模型的修改能力,实现产品的创新设计

逆向抄数点的特征提取

1 二次曲面

二次曲面是构成产品表面几何的重要组成部分,有关二次曲面特征的提取技术一直是逆向工程研究的重点。一种基于遗传算法的一般二次曲面提取算法,该算法的优点是能够提取所有类型的二次曲面特征;但此遗传算法复杂,计算量大。Pratt提出了一种“准最小二乘”的方法,被广泛应用于圆柱面和圆锥面等二次曲面的非线性最小二乘拟合,由于柱面和锥面的拟合需要采用非线性最小二乘法,所以其初值的好坏对最终的结果产生很大的影响。因此,如何选择初值是反求工程研究的重点。

2 过渡曲面

过渡曲面作为光滑连接两相交曲面的中间曲面,是产品外表最为常见的特征。在逆向工程领域,国外对过渡曲面特征的提取进行了针对基曲面为自由曲面和二次曲面两种情况提取过渡曲面参数算法的研究。

一种过渡曲面特征提取算法,对等半径过渡曲面特征和变半径过渡曲面特征均能适用,该算法还不完善,不能很好地处理过渡特征参数表示,而且算法也不稳定。因此,计算参数的统计分析要重点加强。

3 圆柱面

圆柱面是常见的规则曲面,可以用数学函数精确表达。作为拉伸曲面,其主要特征参数为截面圆半径、轴线方向矢量以及拉伸长度。用截面线点数据拟合椭圆的方法,提取圆柱面的特征参数。拟合求出椭圆长轴与x轴夹角θ,以及中心坐标(xy),则该圆柱面的轴线方向矢量为N=[]。该方法简单,由于仅计算截面数据,故运算量较小。且适合于空间任意位置圆柱面

4 回转面

回转面又称为旋转曲面,是实际产品设计中使用最为广泛的一种曲面类型,Pottmann等提出了根据旋转曲面上任意一点的法矢均与旋转轴相交的性质,利用直线几何理论来确定旋转轴的算法。

一种用截面数据提取回转面的回转母线的方法,该方法采用极小惯量法提取截面数据的对称轴,利用对称轴提取回转轴的回转母线。计算量小,且相比最小二乘法有更科学的计算依据,故提取精度较高

采用蚁群算法对回转面进行特征参数提取。该方法以所有数据点为搜索对象,优化回转面的轴线位置。经过迭代搜索,逐渐找到一条最佳路径,从而确定回转面的轴线位置。由于采用蚁群智能算法,算法的收敛程度是特征参数提取成功的关键

5 复杂自由曲面

复杂自由曲面的特征参数有截面线参数或截面线与导向线构成,具有大多的自由度,一般没有什么规律可循,完全根据设计师的意志决定。目前,提取技术还不能自动提取自由曲面的特征参数,在实际工作中,其重构方法有以下两种:

交互方式进行点云切片,获得截面线数据,然后按截面线特征方式处理;

基于点云的曲面拟合算法,是自由曲面特征提取技术重点解决的问题。

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