逆向工程中散亂點云數(shù)據(jù)處理和實體化研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的設計方法相比,實物逆向設計是產(chǎn)品設計的新方法,是一個從產(chǎn)品實物到產(chǎn)品數(shù)字模型的設計下游往設計上游追溯的過程。實物逆向技術已被廣泛應用于汽車工業(yè)、航天工業(yè)、電子產(chǎn)品、醫(yī)學科技、機械工業(yè)等領域。目前,隨著CAD/CAM技術的飛速發(fā)展,關于機械產(chǎn)品的逆向技術的研究越來越多,但關于具有復雜內(nèi)腔和外形以及配合精度要求的鼠標的逆向研究報道尚不多見。
　　從原始鼠標、機械鼠標、光電鼠標(光學鼠標,激光鼠標)再到如今的觸控鼠標,鼠標技術經(jīng)

2、歷了幾代的更新變換。鼠標是我們最頻繁操作的設備之一,通過研究新材料并同時改進鼠標結構,可以提高鼠標的使用壽命,應用的進步讓人們對鼠標開始提出更多的要求,包括舒適的操作手感、靈活的移動和準確定位、可靠性高、不需經(jīng)常清潔,鼠標的美學設計和制作工藝也逐漸為人所重視。本文采用實物逆向工程技術對鼠標進行了逆向設計。
　　本文的研究對象為來源于日常生活中使用的鼠標,文中依據(jù)實物逆向工程的技術路線,基于激光三維掃描儀測得的點云數(shù)據(jù),借助兩個逆向

3、工程軟件Imageware、Geomagic Studio、通用CAD軟件Pro/E,基于曲面重構對具有復雜內(nèi)腔面的鼠標進行了逆向設計,獲得了鼠標的數(shù)字設計參數(shù)、尺寸、形狀和實體模型。文中對鼠標采用了適合的三維數(shù)據(jù)獲取方式,測得鼠標表面的點云數(shù)據(jù),對激光掃描儀測得的實物點云數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)預處理,包括點云降噪、多視對齊、對齊點云至軟件坐標系、漏洞填充和數(shù)據(jù)分割等;并在預處理后的點云基礎上,對鼠標的曲面模型進行重構,獲得了鼠標的完整曲面,且

4、曲面誤差在給定的公差范圍內(nèi);最后對逆向得到的曲面模型提取輪廓線,基于輪廓線構建實體,并由實體模型生成工程圖,然后快速成型,經(jīng)過試制驗證了本文所提出方法的正確性和有效性。
　　本課題研究的創(chuàng)新點有:
　　①從散亂點云提取角度對鼠標進行了逆向設計,提出了基于利用基于八叉樹非均勻網(wǎng)格法,將點云處理成按掃描線存儲的結構化測量數(shù)據(jù),再利用空間采樣(Space Sampling)距離誤差法進行逐線精簡,這樣能夠出來一些曲率變化大,具有復