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(jì)，常常是通過激光、三坐標(biāo)測量儀等方法對樣件三維數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可獲得高質(zhì)量的點(diǎn)云文件。但是這些點(diǎn)云文件數(shù)量很大，計(jì)算時(shí)將耗費(fèi)過多的計(jì)算機(jī)資源?；贑ATIA軟件對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、劃界、分網(wǎng)等處理方法進(jìn)行了研究，運(yùn)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(diǎn)云的特征線網(wǎng)絡(luò)，最后將擬合得到的曲線與原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)體的生成奠定了精確基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：逆向工程；點(diǎn)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)軟件是法國達(dá)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(jì)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)重構(gòu)；采用混合參數(shù)的幾個(gè)方式建模1-2。 隨著計(jì)算機(jī)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(jì)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(diǎn)。然而按照傳統(tǒng)的開發(fā)過程，從項(xiàng)目確定開始，開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零部件模型，再到生產(chǎn)制造樣件，測試性能試驗(yàn)等，需要一個(gè)較長的過程，從而使得整個(gè)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(jì)工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。逆向設(shè)計(jì)開始在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，它是將實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型的一個(gè)重要部分3。在此過程中，根據(jù)點(diǎn)云文件創(chuàng)建特征曲線又是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文應(yīng)用CATIA V5軟件，論述在對某個(gè)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(diǎn)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(zhǔn)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(biāo)點(diǎn)測量儀器，如三坐標(biāo)測量儀和激光三維掃描機(jī)。也有一些通過CCD相機(jī)拍照獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，它是利用Tritop軟件將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化、探測特征線條，并進(jìn)行光順、簡化等操作5。 CATIA軟件支持ASCII、ATOS、CGO、IGES等多種點(diǎn)云數(shù)據(jù)類型的輸入。點(diǎn)云文件導(dǎo)入到CATIA V5中，首先需要進(jìn)入Digital Shape Editor工作平臺，利用Import功能導(dǎo)入文件。 1.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理 如果點(diǎn)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(jìn)行調(diào)整以對齊云點(diǎn)，并進(jìn)行合并處理。合并后的點(diǎn)云中數(shù)量可能較大，計(jì)算時(shí)耗費(fèi)過多計(jì)算機(jī)資源，并且鋪面并不需要那么多的點(diǎn)，因此，可以利用過濾功能將多余的點(diǎn)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(diǎn)云部分根據(jù)用戶定義的球半徑大小進(jìn)行均勻過濾；另一種方法是自適應(yīng)過濾法(Adapti