3D打印技術(shù)課件 針對點云的后處理

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解針對點云的后處理掌握針對點云的后處理的功能知識要點一、點云的后處理采集的數(shù)據(jù)只是散亂的物體外形坐標(biāo)，要生成用于再制造的CAD模型就必須對這些點進(jìn)行處理。逆向工程中的后處理部分的主要任務(wù)在于對掃描所得到的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲剔除、多視拼合、特征線提取等操作，最后得到三維實體模型，從而建立起一條完整的逆向應(yīng)用流程，如圖1所示。圖1知識要點二、點云后處理的主要功能

逆向工程中的后處理部分主要分為以下四大功能：1）

點云數(shù)據(jù)預(yù)處理；2）點云數(shù)據(jù)的拼合；3）特征線的提取；4）產(chǎn)品建模。知識要點1、點云數(shù)據(jù)預(yù)處理

通常把三維空間中的點集稱為“點云”或“點群”。最小的“點云”只包含一個點，高密度“點云”可達(dá)數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點。由于曲線曲面建構(gòu)方法多種多樣，對測量數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)量、密度及組織形式方面的要求不盡相同，故需要對原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。點云數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)分塊和數(shù)據(jù)融合及數(shù)據(jù)優(yōu)化等操作。知識要點2、點云數(shù)據(jù)的拼合拼合

無論是采用接觸式還是非接觸式的數(shù)字測量方法，希望通過一次測量完成對整個待測件的數(shù)字化工作是很困難的。通常的做法是將待測件重新定位，以另一有利的角度或者方向獲取試件不同方位的表面信息，這稱為視。從不同的視對待測件進(jìn)行幾次測量后，所得數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)系和組織是不同的，將這些不同的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)形式并構(gòu)成整個待測件表面的完整信息，這個過程稱為拼合。知識要點

對同一物體的多視點云的拼合，一般有兩種處理方法：一是對點進(jìn)行處理，即直接對點云進(jìn)行拼合，再理構(gòu)出原型；二是對各視圖進(jìn)行局部構(gòu)造幾何形體，最后拼合這些幾何形體。顯然，若單個視圖能局部地構(gòu)造幾何形體，并具有明顯的幾何特征，利用這些特征進(jìn)行拼合，其速度和準(zhǔn)確性都是顯而易見的。但其缺點是，不同視圖中的特征往往不一致，甚至同一特征在其他視圖中被分割成許多特征或者消失。同時該方法帶來的幾何圖形之間的布爾運算將涉及到許多CAD中目前尚未解決或解決不甚圓滿的難題?；邳c的拼合的最大優(yōu)點是能對物體所求得的各個面有總體上的了解和把握，能獲得拓?fù)渖弦恢碌臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。盡管該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是龐大的，但這種一致性是基于面的拼合難以達(dá)到的。知識要點3、特征線的提取

經(jīng)過以上處理步驟，可以得到與實體形狀非常逼近的完整點云。但為進(jìn)一步使實體開頭直觀化并為后面的曲面造型提取特征，可以構(gòu)造大略表達(dá)實體的特征線。當(dāng)然，就整體平滑的實體，構(gòu)造特征的密度可以小些或者不進(jìn)行這一步處理；對曲率變化比較大的實體，應(yīng)盡量保證完整表達(dá)曲率變化的范圍，即使特征線的密度大些。否則會失去實體的細(xì)節(jié)信息，使實體特征表達(dá)不夠完全。知識要點4、產(chǎn)品建模

特征線提取出來后，可以用標(biāo)準(zhǔn)格式如IGES文件輸出到通用CAD三維造型軟件中，作為建立CAD模型的基本特征，以此重建待測物體的三維CAD模型，從而達(dá)到逆向工程的最終目的。

三維點云數(shù)據(jù)后處理是逆向工程中比較關(guān)鍵的一環(huán)，其結(jié)果