基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的汽車密封條的曲面重構(gòu)

《基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的汽車密封條的曲面重構(gòu)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、維普資訊http://www.cqvip.com第34卷第3期貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)V_ol，34No．32005年6月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERSITYOFTECHNOL(~YJun．2005(NaturalScienceEdition)文章編號：1009—0193(2005)03—0039—03基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的汽車密封條的曲面重構(gòu)羅之軍，黃放，陸海東2(1．貴州大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院，貴州貴陽550003；2，盤江化工廠，貴州貴陽551400)摘要：逆向工程是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，結(jié)合汽車密封條逆向開

2、發(fā)的特點(diǎn)，在汽車密封條的逆向開發(fā)中，重點(diǎn)探討了基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)來重構(gòu)汽車密封條曲面的方法，提高了產(chǎn)品的精度和開發(fā)效率。關(guān)鍵詞：逆向工程；點(diǎn)云數(shù)據(jù)；曲面重構(gòu)；汽車密封條中圖分類號：TH111文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B0引言隨著三維測量技術(shù)和CAD技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以測量技術(shù)為基礎(chǔ)曲面重構(gòu)技術(shù)為支撐的逆向工程技術(shù)在汽車、飛機(jī)制造及家電產(chǎn)品的新品開發(fā)上得到了廣泛的應(yīng)用并成為強(qiáng)有力的開發(fā)工具。逆向工程的一般過程為：物理原形一測量一點(diǎn)云數(shù)據(jù)一曲線曲面重構(gòu)—cAI)_一STI快速原型一產(chǎn)品—模具。文中主要探討了在汽車密封條的逆向工程中，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲面重構(gòu)技術(shù)。汽車

3、密封條是汽車上不可缺少的重要部件，密封條開發(fā)質(zhì)量的好壞不僅會影響汽車的外觀質(zhì)量，而且會影響到密封條的密封質(zhì)量。汽車密封條屬橡膠件，質(zhì)軟、易變形，在測量時(shí)很難得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，且傳統(tǒng)的密封條開發(fā)主要是人工測量，誤差較大，測量數(shù)據(jù)往往不能準(zhǔn)確反映實(shí)體的特征。因此，在汽車密封條的開發(fā)設(shè)計(jì)中，采用三維測量技術(shù)測量獲取樣件數(shù)據(jù)，通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面重構(gòu)，將會大大提高開發(fā)的質(zhì)量和速度。密封面端面接圖1密封條轉(zhuǎn)接頭的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖2精簡后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)1密封條三維數(shù)據(jù)的獲取在產(chǎn)品的逆向開發(fā)中，樣件的三維數(shù)據(jù)獲取主要通過三坐標(biāo)測量機(jī)完成，三坐標(biāo)測量機(jī)分為接觸式和非接觸

4、式兩種，非接觸式測量機(jī)中激光三坐標(biāo)測量機(jī)因具有測量速度快使用范圍廣的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。汽車密封條材質(zhì)較軟、變形大，通常采用非接觸式的激光三坐標(biāo)測機(jī)測量，圖1是通過激光三坐標(biāo)測量機(jī)獲取的密封條轉(zhuǎn)接頭的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。2點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析處理從三坐標(biāo)測量機(jī)所測得的數(shù)據(jù)，無論接觸式還是非接觸式測量，都不可避免會帶入噪聲點(diǎn)，特別是尖角和邊界附近較為明顯。另外，激光掃描所獲取的海量數(shù)據(jù)，會嚴(yán)重影響曲面重建算法的效率，因而必須對其收稿日期：2o05一O3—28維普資訊http://www.cqvip.com40貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005年進(jìn)行分析處理。

5、2．1數(shù)據(jù)平滑處理數(shù)據(jù)平滑處理又稱數(shù)據(jù)濾波，其目的是去除測量中因各種因素帶入的噪聲點(diǎn)。算法有標(biāo)準(zhǔn)高斯、平均或中值濾波算法，部分算法在逆向軟件中也有所體現(xiàn)，但目前的逆向軟件中所提供的自動去噪的功能，還不能完全滿足用戶的需求，特別是形狀較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)，大多數(shù)情況都是采用人機(jī)交互的方式去除噪聲點(diǎn)。汽車密封條轉(zhuǎn)接頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)的噪聲點(diǎn)主要出現(xiàn)在兩個(gè)端面和側(cè)面的輪廓部分，無法自動去除噪聲點(diǎn)，故采用人機(jī)交互式方法去噪。即在逆向軟件中通過提取、刪除那些可能會影響曲面構(gòu)造的野點(diǎn)，在去噪的過程中可能會刪除能反映曲面的真正特征的點(diǎn)，因此，在提取時(shí)要特別注意，經(jīng)驗(yàn)在

6、此相當(dāng)重要。2．2數(shù)據(jù)精簡密封條轉(zhuǎn)接頭的點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為485802個(gè)，處理如此龐大的測量點(diǎn)集，會嚴(yán)重影響曲面重建算法的效率，因而有必要在滿足一定的條件下，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化?1。數(shù)據(jù)精簡只是簡單地對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行刪節(jié)，并盡可能保留原始數(shù)據(jù)的形狀特征。其精簡方式因數(shù)據(jù)類型不同而不同，對散亂點(diǎn)云可用隨機(jī)采樣的方式精簡，對于掃描點(diǎn)云和多邊形點(diǎn)云則可用等距壓縮、倍率縮減、弦偏差，空間抽樣等方法。采用逆向工程軟件Imagewarel0．0中的空間抽樣(SpaceSampling)的方法對密封條轉(zhuǎn)接頭的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡，當(dāng)點(diǎn)的距離公差設(shè)為0．3時(shí)，原始點(diǎn)

7、云數(shù)據(jù)從原來的485802減到了82993，減少了82％，并未影響原始數(shù)據(jù)的幾何特征。如圖2所示：3曲面重構(gòu)3．1曲面的表示方法自由曲面一般用參數(shù)曲面表示，如常用的Bezier，B—Spline和NURBS，此外還有三角面片等離散表示方式【2J。NIⅡBS(N6n—UniformRationalB—Spline)曲面是標(biāo)準(zhǔn)解析形狀和自由曲面，非有理B樣條、Bezi—er曲面都是NURBS的特例表示。其由下式定義[3]：Bi，k()馬，1(叫)，，jp(，)=?！籅i，k()馬，f(叫)，j，j式中，為控制頂點(diǎn)，，為權(quán)因子，

8、B()和B()分別為沿向的k次和沿'1．1J向的z次B樣條基函數(shù)。1．向和向的節(jié)點(diǎn)矢量為U=【0=Uo1=AUk，Uk+1，A，r一一1，r一，r—l+1A=r=1JW=[0=W