逆向工程代碼重構(gòu)基于CATIA逆向工程復(fù)雜樣條曲線重構(gòu)方法研究

逆向工程代碼重構(gòu)基于CATIA逆向工程復(fù)雜樣條曲線重構(gòu)方法研究 摘 要：對于復(fù)雜零件的逆向設(shè)計，常常是通過激光、三坐標測量儀等方法對樣件三維數(shù)據(jù)進行采集，可獲得高質(zhì)量的點云文件。但是這些點云文件數(shù)量很大，計算時將耗費過多的計算機資源?；贑ATIA軟件對點云數(shù)據(jù)進行過濾、劃界、分網(wǎng)等處理方法進行了研究，運用曲線重構(gòu)的方法，創(chuàng)建特征曲線組，利用多段曲線擬合獲得點云的特征線網(wǎng)絡(luò)，最后將擬合得到的曲線與原始點云數(shù)據(jù)進行誤差分析。研究證明，通過這種方法可以獲得質(zhì)量更好、占據(jù)資源更小的曲線，為后續(xù)曲面和實體的生成奠定了精確基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：逆向工程；點云；樣條曲線；曲線重構(gòu) ：TH126.2：A ：1672-1098(xx)02-0010-03 ：xx-02-24 作者簡介：王開松(1969-)，男，安徽肥東人，教授，博士，從事機械設(shè)計及理論的教學(xué)和科研工作。 Study on the Complex Spline Reconstruction Method Based on CATIA Reverse Engineering WANG Kai-song, ZHOU Qing-qing, Ni Ren-zhong (School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 23xx, China) Abstract:For the reverse design of plex parts, the laser, coordinate measuring machine and other methods are usually used to obtain 3D data and high quality point cloud files, but the amount of the point cloud data may be very large, calculation will consume too much puter resources. The thesis studied on the method of filtering the data, dividing the area, and creating the Grid etc which based on CATIA software, and made a attempt at the method of the curve reconstruction, got the characteristic curve work of the point cloud with several curve fitting method, created characteristic curve group using NURBS, finally, error analysis was taken between the data from fitting and the original one. Through this method we can get the curve with better quality, and it also provides a firm foundation of precision for the follow-up curve and surfaces generation. Key words:Reverse engineering; point cloud; spline; curve reconstruction CAITA三維設(shè)計軟件是法國達索公司的產(chǎn)品，它的集成解決方案幾乎覆蓋了工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計制造的所有領(lǐng)域，其優(yōu)勢很多，在逆向造型方面采用NURBS方法描述曲線曲面，解決了自由曲線(面)與初等解析曲線(面)描述不相容的問題，通過控制點改變曲線形狀生成任意復(fù)雜曲面，再利用光順功能提高曲面的重構(gòu)質(zhì)量和效率；提供了多曲面整體功能和網(wǎng)格面、風(fēng)格掃描面的造型方法，按原產(chǎn)品曲面形狀快速實現(xiàn)重構(gòu)；采用混合參數(shù)的幾個方式建模1-2。 隨著計算機新技術(shù)的不斷應(yīng)用，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品更新迅速，這就對汽車零部件的設(shè)計工作提出了更高的要求，現(xiàn)代汽車零部件具有外觀造型復(fù)雜化、功能多樣化、生產(chǎn)周期短等特點。然而按照傳統(tǒng)的開發(fā)過程，從項目確定開始，開發(fā)設(shè)計產(chǎn)品的零部件模型，再到生產(chǎn)制造樣件，測試性能試驗等，需要一個較長的過程，從而使得整個生產(chǎn)過程周期較長、成本較高。在這樣的背景下，逆向設(shè)計工業(yè)應(yīng)運而生。逆向設(shè)計開始在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計中發(fā)揮著越來越重要的作用，它是將實物模型轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型的一個重要部分3。在此過程中，根據(jù)點云文件創(chuàng)建特征曲線又是非常重要的一個環(huán)節(jié)。本文應(yīng)用CATIA V5軟件，論述在對某個零件體逆向造型過程中復(fù)雜曲線創(chuàng)建方法的研究工作。 1 前期處理 1.1 點云數(shù)據(jù)的采集與輸入 數(shù)據(jù)采集是逆向造型的基礎(chǔ)，必須準確。目前三維數(shù)據(jù)的測量設(shè)備朝著高速度、高精度、集成化、智能化、系統(tǒng)化的趨勢發(fā)展4。通常數(shù)據(jù)采集使用坐標點測量儀器，如三坐標測量儀和激光三維掃描機。也有一些通過CCD相機拍照獲得點云數(shù)據(jù)，它是利用Tritop軟件將得到的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化、探測特征線條，并進行光順、簡化等操作5。 CATIA軟件支持ASCII、ATOS、CGO、IGES等多種點云數(shù)據(jù)類型的輸入。點云文件導(dǎo)入到CATIA V5中，首先需要進入Digital Shape Editor工作平臺，利用Import功能導(dǎo)入文件。 1.2 點云數(shù)據(jù)的處理 如果點云數(shù)據(jù)是通過兩次或多次測量得到，那么當(dāng)分別導(dǎo)入數(shù)據(jù)后需要進行調(diào)整以對齊云點，并進行合并處理。合并后的點云中數(shù)量可能較大，計算時耗費過多計算機資源，并且鋪面并不需要那么多的點，因此，可以利用過濾功能將多余的點按照不同的方法去除。CATIA V5提供了兩種不同的過濾方式：一種是球過濾法(Homogeneous)，它對所選擇的點云部分根據(jù)用戶定義的球半徑大小進行均勻過濾；另一種方法是自適應(yīng)過濾法(Adapti