基于局部基面参数化的点云数据边界自动提取

提出了一种反求工程中基于局部基面参数化方法的点云数据边界特征的自动提取方法。首先选择合适的局部基面 ,然后用点云垂直投影于局部基面投影点的参数化代替空间点的参数化 ,二次参数曲面逼近点云 ,再利用曲面的微分特性估计点云数据的曲率值 ,求出曲率极值点 ,从中提取边界点。通过这些边界点可以进一步拟合边界曲线 ,达到对点云数据进行自动分片的目的。该方法具有较强的可操作性和实用性 ,对于反求工程的自动化和智能化研究具有实际意义     

基于逆向工程的汽车覆盖件模具边界特征的提取

介绍了一种逆向工程中实现测量数据点中特征点的半自动提取方法,并基于所取得特征点完成对自由曲面数据点的划分。首先对获得的散乱数据点云进行多边形化,然后根据数据点局部表示对每点的法矢和曲率进行估算。再利用曲率极值法来获得边界点。最后边界点相联,组成光滑的边界曲线,完成对数据点云的划分。     

基于三坐标测量机双参数向自适应测量自由曲面

提出一种基于三坐标测量机的双参数向自适应测量自由曲面方法。CMM手动测量被测曲面边界点后,连接点生成可测区域,由可测区域自动拓扑生成几条均布初始扫描线以及每条扫描线的均匀初始点,对于U向的各条扫描线,CMM在自动测完初始点后,不断拟合已测点为B样条曲线,由曲线末端曲率自适应预测下一测点并指导CMM自动测量。测完初始扫描线后拟合已测点云为B样条曲面,由曲面V向边界最大曲率自适应确定下一扫描线位置,并进行该条扫描线U向自适应测量,重复这一过程直至曲面测量完毕。测点可随被测曲面自身曲率变化特性而疏密分布,曲率变化大的重要特征区域分布密集,曲率变化小的非重要区域分布稀疏,既保证了重要特征点不会遗漏又避免了数据冗余。理论曲线曲面自适应测量实验结果表明该方法测量精度可达微米级,实例零件应用验证了该方法的可行性。     

基于支持向量机的点云曲面刀具路径规划

针对单值散乱点云曲面刀具路径规划问题,提出了一种基于最小二乘支持向量机的计算方法。在计算过程中,将点云数据向平面投影,得到二维点集。应用网格划分和边界网格内测量点高斯映射技术,提取平面区域内的边界特征点。用边界特征点定义点云曲面的实际加工区域,在此区域内规划平行等间距刀具路径。应用最小二乘支持向量机拟合点云数据,求得被加工曲面的连续表达模型,经此模型将二维刀具路径数据向三维空间映射,求出刀触点数据。将刀触点经法向偏置计算,求得刀位点。实例验证证明,该方法能较好地解决信息不完备散乱点云曲面刀具路径生成问题。      

基于B样条曲面的点云孔洞拟合填充

为了后续曲面重构的需要,针对有孔洞的点云数据,提出了一种孔洞拟合填充的自适应方法。由于孔洞与其周围离散点有一定的连续性,该算法首先从孔洞周围已有的点云数据中选取离散点,用新的参数化方法对得到的离散点参数化后,用最小二乘法进行自适应曲面拟合,对得到的拟合曲面通过迭代法逐步逼近优化,考虑曲率变化的影响在曲面上取点,实现了孔洞光滑填充。实例表明,改进的参数化方法使算法的复杂度减低,进一步迭代优化提高了曲面拟合精度,在面上取点时考虑了曲率变化,因此该方法可以应用于具有复杂曲面形状的点云中的孔洞填充。     

基于B样条曲面的点云孔洞拟合填充

为了后续曲面重构的需要,针对有孔洞的点云数据,提出了一种孔洞拟合填充的自适应方法.由于孔洞与其周围离散点有一定的连续性,该算法首先从孔洞周围已有的点云数据中选取离散点,用新的参数化方法对得到的离散点参数化后,用最小二乘法进行自适应曲面拟合,对得到的拟合曲面通过迭代法逐步逼近优化,考虑曲率变化的影响在曲面上取点,实现了孔洞光滑填充.实例表明,改进的参数化方法使算法的复杂度减低,进一步迭代优化提高了曲面拟合精度,在面上取点时考虑了曲率变化,因此该方法可以应用于具有复杂曲面形状的点云中的孔洞填充.     

点云部分缺失条件下边界曲面直接拟合技术

针对零件数据采集过程中可能出现的测量数据边界不完整的情况,提出一种点云部分缺失条件下边界曲面的直接拟合算法。对于两种不同的边界曲面类型,选择相应的方法自动构造贴近点云的基面;对点云中的点进行基面投影参数化的同时,运用改进的病态指标准则确定基面的病态控制顶点;在曲面拟合过程中,通过对病态控制顶点的抑制和加入离散边界约束条件,使得拟合得到的边界曲面在逼近点云的同时保持了良好的曲面内部品质,且和周围曲面之间达到近似G1连续。工程应用实例验证了提出算法的有效性及实际应用价值。     

基于空间栅格支撑与曲率云图引导的点云表面构线

针对已有的点云表面构线方法在处理多层点云曲面模型时出现的弱鲁棒性问题,以及构线过程中缺乏直观点云形状特征引导的现象,提出一种基于空间栅格支撑与曲率云图引导的点云表面构线方法。首先,将点云划入规则分布的空间栅格并基于三参数Shepard曲面估算点云曲率;其次,依据曲率云图反映的点云几何形状特征选择构线点,并搜索沿构线点投影方向与之相交的最近非空栅格(即含有测量点的栅格),继而以最近非空栅格为中心,构建其k-最近邻域点集作为点投影算法的目标点云计算构线点的投影点;然后,插值构线点列经投影计算得到的投影点序列,获得初始曲线;最后,构造与初始曲线节点分布一致的法矢曲线作为曲线投影的方向,结合二分法与基于空间栅格支撑的点投影算法将初始曲线投影至点云曲面。实例对比表明,空间栅格的引入显著增强了点投影算法的稳定性,而曲率云图的引导则提高了用户交互选点构线过程中对点云所蕴涵形状特征的识别与分析能力。     

裁剪B样条曲面重建算法研究

提出了具有不规则边界的裁剪B样条曲面重建方法。采用基准平面对数据点进行参数化，并建立以B样条曲面控制顶点为未知量的超定方程组；提出了基于有效点判别条件的孔洞识别算法，通过对孔洞区域的控制顶点施加顶点形状保持约束,确保方程组最小二乘解的存在；基于误差控制重构B样条曲面整体覆盖数据区域，通过边界线提取或曲面求交剪裁来重构裁剪曲面的边界。该方法具有符合设计意图、曲面在孔洞区域具有良好的形状一致性、曲面重构精度高等特点。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

热水面面盖拉伸模曲面加工

介绍热水器面盖拉伸模的曲面构造及合理的工艺方案。     

光学表面X射线异常散射现象

研究了用掠入射散射法测量光学表面散射分布实验中存在的异常散射现象。首先,介绍了实验装置,并用原子力显微镜(AFM)测量了样品的表面粗糙度, 给出了工作波长为0.154 nm时不同样品在不同掠入射角下的表面散射分布。然后,分析了异常散射角与临界角的关系。最后,对影响散射强度的因素进行了分析。实验结果表明：当掠入射角大于临界角时能观测到光学表面的异常散射现象。在波长一定的情况下,异常散射角与样品材料有关,与掠入射角和表面粗糙度无关;异常散射角略小于临界角,误差变化为-8.6%~-0.9%。另外,镜像反射强度随着入射角和表面粗糙度的增大而迅速减弱,但异常散射强度与镜像反射强度的比值（峰值比）反而随着掠入射角或表面粗糙度的增大而增大,其比值在0.012~2.667变化。结果证明样品的材料和表面形貌是影响异常散射分布的两个重要因素。     

表面相互作用下表面形貌表征研究

研究了相互作用表面微观形貌三维功能参数表征问题,分析了相应的表征参数.这些表征表面功能特性的参数包括:实体接触面积比、开放空体面积比、封闭空体面积比.针对实际测量的表面,结合MATLAB数字图像处理详细给出了各参数的计算方法,并对不同结构的表面形貌进行了表征.结果表明:3种表面表征参数不仅能很好地鉴别粗糙度相近、结构不同的表面形貌,而且能够表征表面的功能特征.实体接触面积比可用于表示表面的支承性能,实体接触面积比大表明支承性能好;开放与封闭空体面积比同时给出表面承载能力和润滑性能信息.     

采用轮廓识别法实现零件曲面重构

线性曲面反求算法的目的是根据原始数据点云反求得到能够正确反映原零件拓扑结构的线性曲面模型。该反求算法的核心思想是构造一个空间函数 ,该函数近似表示三维空间上任一点到所求曲面的距离 ,然后通过轮廓识别算法 ,可以由这个函数提取反求曲面的一个线性近似。本文所阐述的线性曲面反求算法结合网格优化算法可由原始数据点云 ,反求得到一个精确而简洁的具有任意拓扑类型的零件线性曲面。     

自由曲面孔域数据的拟实填补与曲面重建

为解决具有孔域的自由曲面在逆向设计中存在的数据空洞，提出了孔域测量数据的填实方法，通过孔域边界数据的光顺，截面测量曲线的端点 闭合处理，孔域的截面数据延拓，母面设计和曲面裁剪等技术，解决了自由曲面孔域数据填补和曲面的重建问题，实例应用表明，该方法可应用于逆向工程中对具有孔域的自由曲面的测量和造型，并能保证曲面重建的品质。     

BLOHM平面及平面成形磨床

成立于 192 4年的德国BLOHM (保宁 )公司以生产精密平面及平面成形磨床而闻名。其产品精度高、可靠性及稳定性好、性能优良 ,在世界各地广大用户中享有很好的声誉。产品范围从传统的手动操作的平面磨床、高效率的成形磨床、强力磨削机床直至计算机控制的多轴磨削中心系统。特别在航空航天工业、叶片制造业、汽车工业及通用机械制造业中 ,BLOHM公司的产品显示出独到的生产特点。BLOHM公司 1948年就推出使用滚动导轨的平面磨床 ,1962年又开发深切缓进给磨削技术 ,1983年推出 12轴的数控磨削中心等等 ,无不显示BLOHM公司技术的领先及其…     

表面织构(surface texture)

surface texture,在产品几何量技术规范（GPS）表面结构系列标准中有这词.ISO 4287：1997《产品几何量技术规范（GPS）表面结构：轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》中没有给出surface texture的定义.     

曲面圆弧包络磨削表面粗糙度特性研究

对曲面磨削表面粗糙度成型原理进行了分析,得出曲面磨削时其表面粗糙度由磨粒划痕和砂轮两步距间的残留高度构成。探讨了其分布均匀性的原理,揭示了各参数对其均匀性的影响。通过砂轮进给速度的变速控制,可以降低约60%的表面粗糙度波动率。根据理论分析可知,在加工凹曲面时,其理论残留高度值约为凸曲面的两倍。实际加工时,采用较小的砂轮进给步距或砂轮圆弧半径可达到凸曲面的表面粗糙度效果。