逆向工程中数据点预处理程序系统的开发VIP专享VIP免费

第1页共13页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共13页逆向工程中数据点预处理程序系统的开发I．Budaka,J.Hodolica,M.Sokovic(a.诺维萨德大学科学与技术学院，塞尔维亚学院，塞尔维亚和黑山，621000;b.卢布尔雅那大学机械工程学院,卢布尔雅那,斯洛文尼亚,6,SI-1000)摘要在当前市场要求极高的情况下，企业必须要反映迅速，在很短时间内开发出形状复杂的产品。用标准的CAD工具为这类产品建模，有时非常困难，甚至有些不可能。在此基础上出现的专门解决复杂形状产品设计的方法——逆向工程，在过去十年里发展相当快。虽然有了十年以上的快速发展，逆向工程还是有些明显的缺陷，其中一个主要问题是三维数字化结果质量差(噪音，计量错误，数据冗余，数据不完整等)，这意味着表面重建精度较低。通过数据过滤、数据平滑、数据缩减可以解决或者至少可以改善这个问题，其的步骤大部分都包含在逆向工程的预处理阶段。本文为三维数字化数据点预处理系统提供了方案。所推荐的系统是基于目前主要在工业中应用的横截面方法。文中所提到的方案是目前已由实际应用和一些实验结果所证实。关键字：逆向工程；数据预处理；噪声滤波；数据整理1前言目前全球市场一方面需求表明，依靠快速和频繁的产品设计，新产品开发必要时间不断缩短。另一方面，出于对美学和人机工程学的要求，诸如包装、玩具、汽车这些产品的形状越来越复杂化。传统加工方式愈加难以满足这些要求。这就意味着会发展一种抽象的概念——一种思想，通过概念物，然后通过计算机辅助设计与制造进行设计。从这种意义上说，逆向工程技术为大部分当代市场需求都提供了解决方案，这种技术已经发展开来。十年前，逆向工程在文献中并不常见，实际应用则更是少见。而如今逆向工程技术在许多领域的应用已经屡不见鲜：工艺设计、软件工程、电影业、娱乐行业、化学工程、电子技术行业等。最近，逆向工程在电子机械系统行业中也有了应用的先例。从广泛意义上将，包括各种以确定的产品功能或分析理念和技术处理方法。这些方法应用在产品逆向工程的原始开发。毫无疑问，在CAD产品建模过程中，逆向工程所扮演的角色越来越重要，尤其是涉及到复杂表面加工，用现代CAD系统往往是非常困难甚至有些不可能。然而，这些复杂形状表面可以通过“艺术建模”(在粘土、石膏、高分子材料、木材等中)方法建模，然后用逆向工程技术将成品模型转化为CAD模型。不论是个体应用还是产品竞争，逆向工程在重设计过程中的应用都能够大大加速和改善过程本身。在没有足够的技术文件的情况下生产零部件和产品副本，逆向工程技术肯定是独占鳌头。2逆向工程中的数据点预处理第2页共13页第1页共13页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共13页逆向工程过程处理的出发点时一个物理对象，它可以是现有的零件、产品、手工模型或者通过一些快速成型技术得到的模型。这个物理对象经三维数字化、数据预处理和表面重构，转化成适合现代计算机辅助技术的模型，不过过程比较复杂。尽管逆向工程过程处理在过去几年获得快速发展，还是有些影响预处理质量的明显问题。最突出的问题之一便是以点云传开的三维数字化结果的质量，当然这也会大大影响建模的结构。很多种类的三维数字化系统已经存在，其中最突出的要数三坐标测量机，激光扫描仪、比例绘图仪、CCD摄像头、计算机断层扫描等。他们的共同点是存在噪音且在结果中有些错误，这意味着会有些模型会不合理。此外，现代三维数字化系统，尤其是激光系统，会产生大量的点，这一方面使得速度明显减缓，在极端情况下，也会防止数据点的处理。另一方面，太冗杂的数据点会导致表面建模不当。因此，在表面重构之前，有必要准备好点云。这个准备工作通常被称为“预处理”。截至应用数字化系统，逆向工程、表面重构、数据预处理阶段有不同的处理过程，有噪音和误差滤波器、数据优化、数据平滑、数据压缩、数据分段、数据回归等。在些处理过程中，噪音过滤、数据平滑和数据压缩最重要的阶段。2.1前人研究成果过去十年中，已有大量逆向工程系统被开发。他们的方法中，应用了硬件组件(用于三...