上颌窦三维实体模型的重建

使用了一种新的基于CT、MRI等医学影像数据的三维实体模型重建方法.首先对医学影像数据进行阈值分割,提取出需要重建的部分,并重建成为STL格式文件.然后提取出STL文件的顶点得到点云,对点云进行分割,分别重建曲面.最后,将重建得到的曲面进行修剪,并添加所需要的结构,得到三维实体模型.     

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。     

冲焊泵叶轮主件逆向三维重建

不锈钢冲焊泵是一种高效、节能、环保的新型多级离心泵,有关研究尚处于初步阶段。使用三维激光扫描仪采集不锈钢冲焊泵叶轮主件的可视表面图像数据,得到了巨量点云数据,在Pro/E 5.0上通过删除界外值、噪声处理、精减数据点云、数据点云分割与重组、特征抽取与曲线生成以及对点云数据矢量化排序等点云预处理过程,包络、小平面粗调、移除腹板及小平面精调等包络特征操作,松弛与生成集管等小平面特征处理,NURBS曲线生成与曲面重建等,先使用完全逆向法生成了冲焊泵叶轮主件三维模型,同时采取包括生成内外部轮廓与叶片型线、创建曲面模型、实体化等具体步骤的反向提取与正向设计相结合的方法重建得到了该主件的三维实体模型。     

基于径向基函数的离散数据重建方法

针对离散数据的曲面拟合问题,提出一种基于八叉树分割的径向基函数曲面拟合方法。通过对给定的曲面点集构造相应的离面约束点集及对应非零函数值,对包含所有曲面约束点和离面约束点的点云数据进行八叉树空间分割,然后在八叉树分割的每个叶结点建立相应的方程组并求解,从而构造出插值或逼近属于该叶结点的数据点的三次样条径向基函数,最后提取该基函数的零等值面,并绘制得到最终的重建曲面。方法较好的解决了离散数据插值和拟合的计算速度和稳定性问题。     

基于工业 CT 的零件内外曲面形位误差分析

针对具有复杂内腔结构零件的内部曲面形位误差分析困难的问题,提出了一种基于工业 CT 技术的零件复杂内腔的形 位误差分析方法。 首先,使用工业 CT 对零件进行扫描并重建为测量 STL 模型。 然后将设计 IGES 模型离散为 STL 模型与测量 STL 模型进行配准。 其次,利用设计 IGES 模型作为引导,判定测量 STL 模型中的点和 IGES 模型各曲面的归属,自动分割测量 STL 模型中的所有曲面。 最后,选取设计 IGES 模型的曲面并对曲面对应的点云簇进行形位误差分析。 选取百万级测量点云的 阀体模型进行实验,完整地分割点云模型所有曲面,选择任意曲面进行形位误差分析,测得选定内部曲面的圆柱度为 1. 11 mm、 平面度为 0. 61 mm、平行度为 1. 92 mm。 本文方法只需输入零件测量 STL 模型和零件设计 IGES 模型,再选取设计 IGES 模型待 测曲面就可以自动地完成零件内外曲面的形位误差分析。     

基于体素数据造型与SolidWorks的三维重构算法的研究

根据浮力法测量到的正方体体素数据，经过数据排序等处理，排除冗余数据点，将整体数据分割成薄层数据，由VB软件调用SolidWorks2004构造实体模型，提取薄层截面轮廓线，在SolidWorks2004中实现实体表面顺滑，并最终重构出三维实体模型。     

基于原始曲面信息的变形网格的曲面重构

为了对有限元分析后的模型进行干涉检查和再分析,需对变形后的网格重建实体模型。基于原始曲面的信息,对变形后的网格进行区域分割,针对分割后的每个特征区域,分别对二次曲面和B-样条曲面采用了不同的重构方法。对于二次曲面,提出了一种基于等参数线的二次曲面参数提取的方法;对于B-样条曲面,给出了一种误差控制的B-样条曲面拟合的多步迭代方法。基于原始模型的拓扑结构,对重构后的曲面进行裁剪缝合得到变形后的实体模型。由于利用了原始曲面信息,使得曲面重构得以简化。实验表明,基于原始曲面信息的曲面重构方法可以快速有效地重构出任意复杂拓扑结构的变形后的曲面。     

Pro/E曲面造型技术的牙齿三维模型重建

提出基于曲面造型功能的三维模型重建方法,并应用Pro/E软件实现口腔牙齿的CT(Computed Tomography)影像的三维实体重建,生成町编辑的牙齿三维实体模型.该方法综合使用Photoshop、AutoCAD、Pro/E图形图像处理软件,主要实现过程为:通过螺旋CT获取断层图像;用Photoshop去除噪点,提取断层轮廓线;用AutoCAD样条拟合断层矢量图;用Pro/E曲面造型技术形成三维实体模型的重建.该模型与螺旋CT三维重建影像比较,具有更好的几何相似性与还原性.     

基于数值模拟的汽车覆盖件模具逆向设计

针对轿车后灯座,运用三维扫描测量设备进行测量,获得产品表面数据。采用逆向工程软件Imageware对测得的数据运用曲率分析的方法进行分割,然后对点云进行曲面重建。对得到CAD模型,运用Dynaform进行数值模拟仿真,并根据分析结果对模型进行了修改,最后成功设计出了成形模具。结果表明,逆向工程与数值模拟相结合,可以大大提高产品开发的效率。     

逆向工程中的数据点云的分割

逆向工程中由数据点云构建物体表面模型中，对数据点云恰当的分割是表面建模的一个很重要步骤。文中以激光-机器视觉测量方式得到的曲面数据云为基础，探讨了曲面密集三维散乱点群数据的分割技术。根据激光测量方式和三维点群分布的特点，建立了在计算机中表示散乱点群数据结构。建立树形空间结构完成对密集散乱点群进行空间分割，由此实现对散乱点群数据的几何分割。     

一种基于SolidWorks三维规则数据场的实体重构方法

介绍了一种根据三维规则体数据场体素数据进行三维实体重构的方法.利用VB.net调用SolidWorks2005 API函数构造实体模型.在重构过程中,分层读入每一薄层的体数据信息,通过奇异点和冗余数据排除获得有用重构数据,调用SolidWorks绘制薄层模型;提取薄层轮廓,绘制实体表面,利用曲面替换法对模型进行光顺处理,最终重构出三维实体.     

基于NURBS曲面重建的大型曲面结构制造偏差分析方法

火箭贮箱箱底为大型曲面结构，在环缝焊接时对箱底结构的形状精度具有极高的要求，因此需要对焊装完成后的箱底结构的形状偏差进行分析与评价。利用点云测量设备获得实际构件表面的三维点云，对原始点云数据进行预处理，之后提取截面点云数据，进而采用NURBS曲面对实际构件表面进行重建，最后通过计算理论模型上测试点集到重建曲面的最小距离对形状偏差进行表征与计算。利用本文方法对贮箱箱底结构模拟件进行了形状偏差分析，得到了箱底结构测试点集的偏差大小和空间分布规律，并验证文中所提方法的准确性。     

基于逆向工程的汽车加油口铰链冲压模具设计

针对铰链,运用三维扫描测量设备进行测量,获得产品表面数据。采用逆向工程方法对所测得的数据运用曲率分析的方法进行分割,然后对点云进行曲面重建,得到CAD模型。在此基础上,优化了冲压方向,制定了成双冲压的工艺方案。采用CAE软件对该模型进行了模拟仿真,结果表明修改后的形状成形性良好。以模拟结果为依据,设计出模具,生产出了合格产品。     

复杂曲面特征线自动提取技术研究

复杂曲面零件的几何模型重构是逆向工程的研究重点之一,由零件表面的数字化数据提取特征线是构造几何模型的重要步骤。针对由CMM获取的三维数据“点云”,提出了基于扫描线的三维分层式方法实现特征线的自动提取,提出了基于局部增量网格扩张的三维散乱数据三角剖分算法,实现任意曲面尖锐棱线的自动提取。实践说明,通过该算法得到的复杂曲面的边界线能够满足模型重建的工程需求。     

STL可视化过程中的若干数据处理研究

STL文件格式采用一系列三角面来表达三维实体模型,是快速成型领域描述三维实体模型的标准文件格式。通过研究STL文件格式的特点,以Visual C++6.0作为开发平台,结合OpenGL图形编程技术,成功实现STL三维模型的可视化。针对STL文件存在大量冗余数据及无几何拓扑关系等缺点,给出了相应的去冗余数据存储方法以及建立几何拓扑关系的解决方案;节省了存储空间,并为后续进行STL直接切片提供了良好的数据结构。     

基于NURBS曲面技术和CT图像的三维实体重建

以某实际牙体CT图像为例,应用边界提取函数和非递归形式的迷宫算法等手段完成CT图像边缘提取和坐标记录,然后采用基于NURBS曲面技术的三维实体模型重建方法,建立了完整的牙齿三维实体模型.本文方法不仅可用于其他生物组织的三维建模,而且更可为机械零部件的逆向工程设计提供参考.     

基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮三维造型

发展了格利森制弧齿锥齿轮实际切制过程的模拟方法,利用展成法的原理得到实际加工弧齿锥齿轮齿面上的点,利用曲面重建的方法由点得到三维弧齿齿面,最后建立了格利森制弧齿锥齿轮的三维实体模型。由于弧齿锥齿轮的三维实体模型,基于实际的加工方法,可以模仿弧齿锥齿轮机床加工时的调整,灵活的进行三维弧齿齿面调整,以实现弧齿锥齿轮的虚拟试切,降低成本,提高效率,同时使齿面啮合接触区更加合理。     

基于逆向工程技术的人体牙模三维模型重构

由于人体牙模是由非常复杂的自由曲面构成,设计比较困难。传统牙模模型的测量数据都是通过游标卡尺在石膏模型直接测量,会产生很大的误差,并且石膏模型应用于临床医学也会存在很多缺陷。为了探究光敏树脂型材料牙模在临床应学的可行性,采用逆向工程和快速成型技术的三维模型重构方法,首先使用三坐标非接触式扫描仪对石膏模型进行扫描得到大量点云数据,然后利用Geomagic Studio软件完成对点云数据的处理和CAD三维模型的重建,生成三维实体,采用SPS450型号的3D打印机打印出树脂实体模型。最后使用三坐标接触式测量仪对石膏模型和已生成的树脂模型进行一些重要数据的测量,对实验得到的数据进行对比分析,结果显示测量数据误差均在1mm内,在允许的误差范围之内,符合医用要求。     

一种基于RBF隐式曲面的离散数据快速重建方法

本文针对空间散乱数据, 提出一种基于RBF（Radial Basis Function）隐式模型的快速曲面重建方法,并实现了隐式曲面的可视化。三维离散数据由于分布稠密、不均匀,空间拓扑结构未知的特点,本文首先强调大规模散乱数据预处理的重要性。通过基于空间法向量约束和主元分析两种方法进行数据简化和特征提取。其次采用K-d tree数据结构进行空间数据分割,将全局模型转化为局部的RBF模型,从而通过求解线性方程组得到模型的权值系数。最后在局部交叠空间光滑拼接,得到一个代数表达形式的光滑曲面。实验结果表明,该方法适用于任意复杂物体的三维曲面重建,而且具有较高的重建精度。     

基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法

在研究曲面局部法向变化量与高斯曲率关系的基础上,提出了一种基于法向变化量的变分辨率曲面重建算法。该算法首先根据用户给定的法向变化量门限,自适应于曲面曲率对点云数据的最小立方体包围盒进行八叉树分割,并在其有效叶节点内进行局部等值面提取,然后在八叉树中不同级别且空间相邻的有效叶节点内,采用垂直投影法将它们间的缝隙进行拼接。对于给定不同的法向变化量门限,该算法可同时完成曲面重建和网格简化两种功能,从而直接得到点云数据的多分辨率模型。应用实例表明了该算法的有效性。