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      逆向抄數點的特征提取

      發布日期:2014-12-08  瀏覽次數:3948
      核心提示:利用數學方法對點云數據進行特征提取后構造成特征線,利用點數據和邊界曲線建構曲面是逆向工程特有的曲面建構方法。在逆向工程中引入特征提取技術,對發展逆向工程理論具有重要的意義和價值,主要體現以下3個方面:
       逆向抄數點的特征提取

      利用數學方法對點云數據進行特征提取后構造成特征線,利用點數據和邊界曲線建構曲面逆向工程特有的曲面建構方法。在逆向工程中引入特征提取技術,對發展逆向工程理論具有重要的意義和價值,主要體現以下3個方面:

      1)提高反求工程建模效率,實現產品的快速反求;

      2)提高反求工程建模精度,實現產品的精確建模;

      3)提高反求模型的修改能力,實現產品的創新設計

      逆向抄數點的特征提取

      1 二次曲面

      二次曲面是構成產品表面幾何的重要組成部分,有關二次曲面特征的提取技術一直是逆向工程研究的重點。一種基于遺傳算法的一般二次曲面提取算法,該算法的優點是能夠提取所有類型的二次曲面特征;但此遺傳算法復雜,計算量大。Pratt提出了一種“準最小二乘”的方法,被廣泛應用于圓柱面和圓錐面等二次曲面的非線性最小二乘擬合,由于柱面和錐面的擬合需要采用非線性最小二乘法,所以其初值的好壞對最終的結果產生很大的影響。因此,如何選擇初值是反求工程研究的重點。

      2 過渡曲面

      過渡曲面作為光滑連接兩相交曲面的中間曲面,是產品外表最為常見的特征。在逆向工程領域,國外對過渡曲面特征的提取進行了針對基曲面為自由曲面和二次曲面兩種情況提取過渡曲面參數算法的研究。

      一種過渡曲面特征提取算法,對等半徑過渡曲面特征和變半徑過渡曲面特征均能適用,該算法還不完善,不能很好地處理過渡特征參數表示,而且算法也不穩定。因此,計算參數的統計分析要重點加強。

      3 圓柱面

      圓柱面是常見的規則曲面,可以用數學函數精確表達。作為拉伸曲面,其主要特征參數為截面圓半徑、軸線方向矢量以及拉伸長度。用截面線點數據擬合橢圓的方法,提取圓柱面的特征參數。擬合求出橢圓長軸與x軸夾角θ,以及中心坐標(xy),則該圓柱面的軸線方向矢量為N=[]。該方法簡單,由于僅計算截面數據,故運算量較小。且適合于空間任意位置圓柱面

      4 回轉面

      回轉面又稱為旋轉曲面,是實際產品設計中使用最為廣泛的一種曲面類型,Pottmann等提出了根據旋轉曲面上任意一點的法矢均與旋轉軸相交的性質,利用直線幾何理論來確定旋轉軸的算法。

      一種用截面數據提取回轉面的回轉母線的方法,該方法采用極小慣量法提取截面數據的對稱軸,利用對稱軸提取回轉軸的回轉母線。計算量小,且相比最小二乘法有更科學的計算依據,故提取精度較高

      采用蟻群算法對回轉面進行特征參數提取。該方法以所有數據點為搜索對象,優化回轉面的軸線位置。經過迭代搜索,逐漸找到一條最佳路徑,從而確定回轉面的軸線位置。由于采用蟻群智能算法,算法的收斂程度是特征參數提取成功的關鍵

      5 復雜自由曲面

      復雜自由曲面的特征參數有截面線參數或截面線與導向線構成,具有大多的自由度,一般沒有什么規律可循,完全根據設計師的意志決定。目前,提取技術還不能自動提取自由曲面的特征參數,在實際工作中,其重構方法有以下兩種:

      交互方式進行點云切片,獲得截面線數據,然后按截面線特征方式處理;

      基于點云的曲面擬合算法,是自由曲面特征提取技術重點解決的問題。

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