塑料模具加工基礎(chǔ)識課件

第二章

點云稀釋第二章

點云稀釋目錄第一節(jié)為什么要進行稀釋第二節(jié)常用稀釋方法第三節(jié)點云稀釋實例目錄第一節(jié)為什么要進行稀釋第二節(jié)常用稀釋方法第三節(jié)點云第一節(jié)為什么要進行稀釋第一節(jié)為什么要進行稀釋為什么要進行稀釋在逆向工程中，通過三坐標測量儀器得到的產(chǎn)品外觀表面的點數(shù)據(jù)集合稱之為點云。通常使用接觸式三坐標測量機所測得的點云密度較小，稱之為稀疏點云。而使用三維激光掃描儀或照相式掃描儀所測得的點云十分密集，可稱之為密集點云。密集點云的數(shù)據(jù)量十分龐大，為了節(jié)省系統(tǒng)資源，一般在CAD建模前都會對其進行稀釋處理。為什么要進行稀釋在逆向工程中，通過三坐標測量儀器得到的產(chǎn)品外第二節(jié)常用稀釋方法第二節(jié)常用稀釋方法52.1均勻取樣法均勻取樣法是根據(jù)數(shù)據(jù)點的存儲順序，每隔(m-1)個數(shù)據(jù)點采集一個數(shù)據(jù)點，其他的數(shù)據(jù)點都被忽略，這里的m成為間隔(取樣率)，如圖所示。優(yōu)點：可對平面或曲率變化較小的數(shù)據(jù)進行快速簡化。缺點：容易丟失邊界特征及曲率變化較大區(qū)域的信息。適用場合：僅適用于所測數(shù)據(jù)為平面或接近于平面的情況下使用。均勻取樣法2.1均勻取樣法均勻取樣法是根據(jù)數(shù)據(jù)點的存儲順序，每隔(m62.2弦偏差取樣法根據(jù)抽樣定理，抽樣點的疏密應(yīng)隨曲面曲率的變化而變化，曲率越大抽樣點越密。針對實際情況，由于激光掃描獲取的實物基本上是凸殼的，或者是多個凸殼的并集，且掃描的數(shù)據(jù)是一條條的數(shù)據(jù)線，這里可以用基于弦值的方法對數(shù)據(jù)進行初步的線壓縮。原理如圖所示計算出圖中弦高D與弦長S的值，若弦高D小于設(shè)定的最大偏差值且弦長S小于最大跨距則刪除點B。優(yōu)點：弦偏差取樣法能根據(jù)法矢的變化情況對數(shù)據(jù)進行精簡，這是比均勻取樣法優(yōu)勝的地方。它可以滿足計算效率較高，曲率變化較大區(qū)域的數(shù)據(jù)精度。缺點：對于曲率變化較小且較平滑區(qū)域的精度不能得到很好的保證。適用場合：因為弦值的高低與曲率有密切關(guān)系，這種篩選數(shù)據(jù)點的辦法對于凸殼數(shù)據(jù)具有比較明顯的篩選效果。弦偏差取樣法2.2弦偏差取樣法根據(jù)抽樣定理，抽樣點的疏密應(yīng)隨曲面曲率的7第三節(jié)點云稀釋實例第三節(jié)點云稀釋實例8點云稀釋實例CATIA是法國DassaultSystem公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶等行業(yè)。CATIA軟件鼠標操作如圖所示：CATIA軟件鼠標操作點云稀釋實例CATIA是法國DassaultSystem公93.1點云整體稀釋首先新建一個CATIA的Part文件，如圖所示。新建Part文件3.1點云整體稀釋首先新建一個CATIA的Part文件，如103.1點云整體稀釋點擊軟件菜單【開始】｜【形狀】｜【DigitizedShapeEditor】進入數(shù)字化編輯器模塊，如圖所示。進入數(shù)字化編輯器模塊3.1點云整體稀釋點擊軟件菜單【開始】｜【形狀】｜【Dig113.1點云整體稀釋使用模塊工具條中Import（輸入）命令將點云數(shù)據(jù)cloud.stl導(dǎo)入至軟件中，點擊確定才可將數(shù)據(jù)加載，詳細參數(shù)與結(jié)果見圖所示。Import面板設(shè)置與導(dǎo)入結(jié)果3.1點云整體稀釋使用模塊工具條中Import（輸入）命令123.1點云整體稀釋點擊工具條中filter（稀釋）命令，彈出filter對話框，如圖所示。默認稀釋方式為Homogeneous（均勻稀釋）。用鼠標點擊點云，可知點的數(shù)量為927875。均勻稀釋前點數(shù)量3.1點云整體稀釋點擊工具條中filter（稀釋）命令，彈133.1點云整體稀釋在Homogeneous（均勻稀釋）數(shù)值框內(nèi)輸入1，點擊應(yīng)用查看稀釋效果，稀釋后的點數(shù)量已降為237695，如圖所示。均勻稀釋后點數(shù)量3.1點云整體稀釋在Homogeneous（均勻稀釋）數(shù)值143.1點云整體稀釋稀釋完畢不要關(guān)閉對話框，將視圖放大并點擊點云，會出現(xiàn)綠色的小球體，即為濾球，其半徑為Homogeneous的數(shù)值。軟件在稀釋時，會保證相鄰點之間的距離大于濾球半徑，即在濾球范圍的相鄰點均被濾除。從逆向建模的需求出發(fā)，產(chǎn)品表面曲率越大、形狀越復(fù)雜的地方，往往希望點云越密集，而在平緩的部位則相反，所謂“疏密有致”。顯然，均勻稀釋后的點云密度是均勻的，難以滿足上述要求。因此，我們在實際項目中常常采用另一種稀釋方式，即Adaptative（弦高稀釋）。3.1點云整體稀釋稀釋完畢不要關(guān)閉對話框，將視圖放大并點擊153.1點云整體稀釋重新點擊filter命令，選擇稀釋方式為Adaptative（弦高稀釋），點擊點云，在Adaptative（弦高稀釋）方式后的數(shù)值框內(nèi)輸入0.05，點擊應(yīng)用查看稀釋效果，稀釋完畢后點數(shù)量已降為222288，如圖所示。弦高稀釋后點數(shù)量3.1點云整體稀釋重新點擊filter命令，選擇稀釋方式為163.1點云整體稀釋觀察點云，我們可以看到，圓角等細節(jié)特征的區(qū)域點密度較高，而平緩一些的大面則密度較稀疏，如圖所示。這種疏密有致的點云分布，能有效降低點的數(shù)量，使產(chǎn)品的外形更直觀清晰，更符合逆向建模的需求。弦高稀釋結(jié)果分析3.1點云整體稀釋觀察點云，我們可以看到，圓角等細節(jié)特征的173.1點云整體稀釋需注意的是，在點云密度符合要求后，須進行若干步的確認操作，才能最終完成點云稀釋。方法是：點選filter對話框下的Physicalremoval（物理移除），選項如圖所示，點擊確定，出現(xiàn)DigitizedShapeEditorConfirmation對話框，再點擊“是”，完成數(shù)據(jù)整體稀釋處理。稀釋完成后，要對結(jié)果進行保存。建議另存為其它文件，以保留原始測量數(shù)據(jù)。物理移除選項確定3.1點云整體稀釋需注意的是，在點云密度符合要求后，須進行183.2點云局部稀釋與整體稀釋相同，新建一個Part文件，并將點云數(shù)據(jù)cloud.stl使用Import（輸入）命令導(dǎo)入。點擊右側(cè)工具條內(nèi)Activate（活化點云）命令出現(xiàn)Activate對話框，具體參數(shù)如圖所示?；罨c云面板3.2點云局部稀釋與整體稀釋相同，新建一個Part文件，并193.2點云局部稀釋點擊點云，選擇選取方式為Trap（套索），套索形狀為Polygonal（多邊形），在云體的顯示范圍內(nèi)單擊即可看到框選效果，隨著鼠標的點擊所出現(xiàn)的選取框始終都是封閉的環(huán)，如圖所示。套索選取區(qū)域操作3.2點云局部稀釋點擊點云，選擇選取方式為Trap（套索）203.2點云局部稀釋雙擊鼠標左鍵完成區(qū)域點云的拾取，如圖區(qū)域A。操作完畢后點擊Activate面板右下的ValidateTrap選項確認套索按鈕可選多個區(qū)域。區(qū)域A，B示意3.2點云局部稀釋雙擊鼠標左鍵完成區(qū)域點云的拾取，如圖區(qū)域213.2點云局部稀釋點擊對話框中確定后，當前空間只顯示區(qū)域A的點云，這是因為在選取區(qū)域的取舍選項內(nèi)我們選擇了InsideTrap（套索內(nèi)）。如果選擇OutsideTrap（套索外）則當前空間只顯示區(qū)域B，如圖所示。套索取舍選項設(shè)置產(chǎn)生的結(jié)果3.2點云局部稀釋點擊對話框中確定后，當前空間只顯示區(qū)域A223.2點云局部稀釋結(jié)果可以通過Activate對話框中編輯對象的顯示控制這一欄進行修改。ActivateAll按鈕表示顯示所有區(qū)域，而Swap按鈕則表示在當前空間切換顯示區(qū)域，如圖所示。編輯對象顯示控制3.2點云局部稀釋結(jié)果可以通過Activate對話框中編輯233.2點云局部稀釋使用工具條中的Remove（移除）命令去除當前顯示區(qū)域，Remove對話