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汽车车身曲面反求中点云分块方法研究及应用
| 论文题名： | 汽车车身曲面反求中点云分块方法研究及应用 |
| 关键词： | 车身曲面;点云数据;区域分割;平面度;逆向工程;汽车;车身造型设计;计算机辅助设计 |
| 摘要： | 随着产品数字化和快速制造技术的发展，逆向工程(ReverseEngineering)技术在汽车车身造型设计中得到了广泛的研究和应用。汽车车身曲面一般由二次曲面和自由曲面等经过延伸、过渡、裁剪拼接而成，只用单一曲面数学模型拟合复杂车身曲面，难以保证重构曲面的精度。而且，车身曲面质量标准要求各曲面片间的边界线形态光顺，连接处没有明显畸变。因此，在汽车车身曲面重构中，为了方便曲面重构及曲面局部修正，提高重构曲面的质量，需要对数据点云进行分块。数据点云分块是逆向工程中一个非常关键的环节，测量数据的分块结果将直接影响到曲面拟合及CAD模型重建的质量。本文在总结了现有数据点云分块方法基础上，针对三维散乱数据点云分块中存在的问题，提出了通过提取曲面之间的过渡曲面对曲面点云进行分块的概念，实现并改进了两种数据点云分块方法，并将它们成功地应用到汽车车身曲面分块中。 首先，实现并改进了基于平面度的数据分块方法，利用曲面上数据点及其邻域点的最小二乘拟合平面的均方差值，来提取曲面之间的过渡曲面，可以对包含尖锐边界和小过渡的复杂曲面进行有效分块。 其次，实现并改进了基于对数法矢值的曲面点云分块方法，以曲面上数据点与其邻域点的法矢量符合给定条件之比的对数值，作为判定数据点性质的标准，可以对包含光滑连接的曲面进行分块。采用了对数法和数据点法矢的加权平均算法，减小了网格不均匀性和散乱数据点波动对分块精度的影响，增强了算法的稳定性和有效性。 最后，将改进的平面度的分块方法和改进的对数法矢值的分块方法应用于车身复杂曲面分块中，通过车身曲面分块实例证明了算法的有效性和实用性。 两种算法在车身曲面分块中的初步应用表明，通过提取曲面之间的过渡曲面，可以对包含尖锐边界、小过渡曲面以及光滑过渡连接的复杂车身曲面进行快速分块，原理简单、易于实现、点云分块速度快；并且划分结果能很好地反映车身曲面的构造特点，为进行较高质量的曲面拟合提供了良好的基础，适用于汽车车身复杂曲面重构，具有较大的应用潜力。 |
| 作者： | 王峰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王玉林;李旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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