曲面建模方法:用Imageware进行曲面模型的重构在逆向工程中,常用的曲面有Bezier、三角Bezier和B-Spline、NURBS曲面等[15]。NURBS(non-uniform rational B-splines)能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度,从而能够创造出更真实的造型。
三角Bezier曲面拟合方法通常适合表面无规则、复杂型面的物体,且这种方法所构造的曲面模型不符合产品描述标准,与通用CAD系统数据交换困难,NURBS方法建立在B-Spline方法之上,则能较好地实现解析几何与自由曲线曲面的统一,并能与CAD系统方便地进行数据交换。因此在本文的研究中,利用Imageware软件,采用B-Spline或NURBS曲面为基础进行三维实体模型的重构[16]。它的数学模型为
Imageware采用NURBS技术,它处理数据的流程遵循点—曲线—曲面原则[17],通过非均匀有理B样条(NURBS)创建曲面。利用Imageware软件进行反求工程数据处理重构曲面内容如下:
(1)点云数据预处理
点处理过程:主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简等。
(2)利用点云数据构建曲面(www.xing528.com)
首先所有视图和原始点云对齐,接着从点去创建截面点云,从截面点云创建曲线,进行曲线分析。重构中通过检查曲线与点阵的吻合性,并根据建模精度确定剖分截面的数量,由表1可以看到随着截面数量的增加,拟合的曲线精度也会随着增加,兼顾考虑运算时间和工程需要,曲线拟合误差要小于0.1mm,选取的曲线数量是20,从点云创建截面及截面曲线如图5a、b所示。
从曲线创建曲面,通过放样曲面命令创建曲面时,通过调整曲线的节点分布和方向,对曲线进行重新参数化,可以得到的曲面质量较高,对整理后的曲线进行蒙皮,得到的曲面如图5c所示。
表1 曲线数量和精度的对应关系 Tab.1 Relationship between the accuracy and number of the curves (单位:mm)
图5 由点云重构曲面 Fig.5 Surface reconstruction from the point clouds
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