基于細(xì)分曲面的反求工程CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、·31·基于細(xì)分曲面的反求工程CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)張明容，王麗(華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院汽車工程系，廣東廣州510800)摘要：通過(guò)對(duì)細(xì)分曲面的兩種基本細(xì)分模式的研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于細(xì)分的反求工程CAD系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以將物體的三維離散數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后根據(jù)不同的細(xì)分方法，反求出物體的CAD模型，而且這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、局部放大、整屏顯示全圖等操作。關(guān)鍵詞：反求工程細(xì)分曲面CAD中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：l002—6886(2011)o1"0031—03DesigningaCADReverseEngineeringS

2、ystemBasedonSubdivisionSurfaceZHANGMingrong，WANGLiAbstract：ACADmodelreconstructionsystembasedOilsubdivisionisdevelopedaccordingtodeeplystudythesubdivisionSill'-face．Thissystemcansimplifythethree-dimensionaldiscretedata，thenreconstructtheCADmodelbasedondiferentsubdivisionmeth-od

3、s．AnditcanalSOrotate．removeandzoomthemodelandmagnifythepartview．Keywords：ReverseEngineering；subdivisionsurface；CAD位置取為：0引言F=vo+1+2+3)／4反求工程?(ReverseEngineering，RE)是對(duì)實(shí)物進(jìn)(2)E一頂點(diǎn)行三維數(shù)字化處理，將獲得的三維離散數(shù)據(jù)作為初始素設(shè)內(nèi)部邊的端點(diǎn)為Vo，共享此邊的兩個(gè)四邊形面分材，借助CAD／CAE／CAM系統(tǒng)，構(gòu)造產(chǎn)品的CAD模型，輸別為Vo，，，V)和(，，／)4，)，那么與此內(nèi)部邊

4、相對(duì)出NC加工指令，制造產(chǎn)品的一種產(chǎn)品開發(fā)模式。在反求應(yīng)的E一頂點(diǎn)為：工程中，數(shù)據(jù)的獲取和處理、曲面重構(gòu)是其關(guān)鍵技術(shù)，其中=詈(％)+(：)曲面重構(gòu)在反求工程的關(guān)鍵技術(shù)中占有極其重要的地位。因此，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)那嬷貥?gòu)方法非常重要。目前，應(yīng)用最(3)V一頂點(diǎn)多的曲面重構(gòu)方法是細(xì)分曲面法，與其它的曲面重構(gòu)方法若內(nèi)部頂點(diǎn)的1一鄰域的邊界頂點(diǎn)依次為。，．-，相比，細(xì)分曲面(subdivisionsurface)具有局部支撐性、高．．，其中n=Il(1l表示頂點(diǎn)V的鄰邊數(shù))，偶數(shù)下標(biāo)效性、細(xì)仿射不變性、算法簡(jiǎn)潔性、整體連續(xù)性等等優(yōu)點(diǎn)，的頂點(diǎn)為鄰點(diǎn)，奇數(shù)下標(biāo)的頂點(diǎn)

5、為其四邊形面上的對(duì)角所以本文采用細(xì)分曲面作為曲面重構(gòu)的方法。點(diǎn)，相應(yīng)的V一頂點(diǎn)為：然而在細(xì)分曲面應(yīng)用于反求工程曲面重構(gòu)時(shí)，絕大=％+多數(shù)是對(duì)以前的細(xì)分方法進(jìn)行改進(jìn)或者提出一種新的細(xì)蓑+魯‰分方法。而很少有人把幾種細(xì)分方法用于同一個(gè)反求工其中J8=3／(2n)程系統(tǒng)中。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了一種基于細(xì)分曲面的=1／(4n)反求工程CAD系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包含了兩種基本的細(xì)分，=1一盧一可以根據(jù)輸入的三維數(shù)據(jù)選擇不同的細(xì)分方法。(4)邊界邊(。，)上的E一頂點(diǎn)1細(xì)分曲面—}v0+1)1．1Catmul1．Clalk細(xì)分模式(5)邊界頂點(diǎn)在邊界上的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)

6、為，，則Catmull—Clark細(xì)分模式的初始網(wǎng)格是四邊形網(wǎng)的V一頂點(diǎn)為：格。VF是新面點(diǎn)，VE是新邊點(diǎn)，w是新頂點(diǎn)，則：=i1(+)+3(1)F一頂點(diǎn)設(shè)面的四個(gè)頂點(diǎn)為。，，：，，則相應(yīng)的F一頂點(diǎn)的Catmull—Clark細(xì)分的正則點(diǎn)C2連續(xù)，奇異點(diǎn)cl連中國(guó)機(jī)械采購(gòu)網(wǎng)·32·續(xù)。2．2系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)1．2√細(xì)分模式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境基于Window2000操作系統(tǒng)，采用細(xì)分模式的初始控制網(wǎng)格為三角形，在每個(gè)三MicrosoftVisualC++6．0、MFC類庫(kù)、OpenGL圖形函數(shù)庫(kù)角形面中插入一個(gè)F一頂點(diǎn)，并與該三角形的三個(gè)頂點(diǎn)相等工具開發(fā)。連，共

7、享一條邊的兩個(gè)三角形對(duì)應(yīng)的F一頂點(diǎn)也相連，最2．2．1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后刪除原來(lái)的邊得到新網(wǎng)格。細(xì)分時(shí)，它只生成新面點(diǎn)VF反求逆向工程CAD系統(tǒng)共包含4種基本的幾何模和新頂點(diǎn)VV。型：點(diǎn)云、曲線、曲面、STL實(shí)體，它們對(duì)應(yīng)的類名稱分別是(1)F一頂點(diǎn)CMPointCloud、CMCurve、CMFace、CMStl。這些類均從類設(shè)三角形面片的三個(gè)頂點(diǎn)為，，：，則新插入的F一CMGeometryObject繼承而來(lái)。類CMGeometryObject包含頂點(diǎn)：了所有幾何模型的共有屬性和方法，例如模型的名稱、最=(V0+V1+2)／3大最小XYZ坐標(biāo)值、模

8、型的外包圍球半徑等。(2)V一頂點(diǎn)2．2．2系統(tǒng)文件輸入輸出接口的實(shí)現(xiàn)若內(nèi)部頂點(diǎn)的1一鄰域的邊界頂點(diǎn)依次為。