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原文传递汽车覆盖件点云处理方法及网络化协同设计技术

论文题名：	汽车覆盖件点云处理方法及网络化协同设计技术
关键词：	汽车覆盖件;点云处理;网络化协同设计;逆向工程;切片算法;缺陷修补
摘要：	汽车覆盖件是构成汽车车身的重要零部件。通过逆向工程建立的汽车覆盖件数字模型，应用于车身结构设计、车身刚度分析以及误差检测等方面，将传统的从CAD图纸到实物的设计模式改变为基于测量建模的数字化设计模式，极大地提高了产品设计效率，缩短了产品的设计周期，为产品开发设计提供了一条新的途径。然而，一方面逆向工程测量设备的数字化、自动化和测量精度的不断提高，导致了模型的测量数据量的快速增长；另一方面，由于汽车覆盖件存在面积大、厚度薄、产品形状复杂等特征，导致逆向工程的测量建模设计有更高的难度和复杂性，使得还有不少问题需要深入研究。为此，本论文对汽车复杂形体覆盖件逆向工程中的几项关键技术进行了研究。主要研究内容如下：　　①针对汽车覆盖件的特点，分析逆向工程中不同种类扫描设备的优劣性，对汽车覆盖件数据采集的扫描方法进行了综合研究；并对汽车覆盖件数据预处理技术及网格化技术相关理论进行研究。　　②汽车覆盖件存在面积大、产品厚度薄等特点带来点云数据采集过程中可能会存在层叠点云现象，若将大量层叠的点云数据处理转化为曲面会消耗大量的时间，同时产生比较大的形状误差。为此，本文提出了一种汽车覆盖件的点云数据分层处理的新的切片算法，该算法首先确定层叠点云数据的位置，然后沿着模型的三维坐标对其进行多层切片，接着对每层切片点云进行采样，确定采样范围内的波峰与波谷点，通过其产生层叠采样点云的分割线（也成为中线），并根据最佳线性的方法确定倒角位置的分隔线段，从而自动将层叠点云数据分离。　　③汽车覆盖件点云数据获取过程中，因测量原理不同、测量软件的限制以及人为因素等原因会出现点云数据孔洞缺陷等现象，导致点云数据特征不全从而影响后期建立的三维模型失真。对此，本文提出了一种汽车覆盖件点云数据孔洞缺陷修补算法，该算法是在扫描所获得的二维图像和三维空间网格点云数据之间建立映射关系，通过孔洞边界提取方法提取出网格点云数据孔洞的边缘数据，将边缘点映射到二维图片上，再通过二维图片的像素值以及灰度值将映射点分层，从而将三维空间网格点云数据孔洞缺陷进行修复。　　④复杂的汽车覆盖件建模过程需要协同设计支持，如数据提供方与客户的在线交互、客户对数据信息的全程跟踪以及及时反馈建议信息等。对此，建立了一种基于Internet的远程汽车覆盖件逆向工程中设计网络化共享服务平台。应用该平台能在测量建模过程中实现人机交互，能对整个数字化过程进行在线评估，进一步快速、高效获取优化的点云数据，实现与客户网络化协同设计。　　最后对本文的工作进行了总结，并展望了下一步的研究方向。　　上述研究成果，在为东风汽车，力帆汽车等大中型企业服务中得到了验证，取得了明显的经济效益和社会效益。
作者：	唐先智
专业：	机械制造及其自动化
导师：	刘飞
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文