逆向重建中B样条曲面过渡/微调精简方法

为提高逆向工程中点云数据精简与重构的精度和效率,改进B样条曲面拟合在曲率精简和曲面重构中的应用问题.对逆向工程中的3维扫描技术、3维设计、点云数据的精简及模型重构做了深入细致的应用研究.提出一种基于B样条曲面过渡/微调精简算法,将该研究应用于叶轮的逆向制造中,通过3维扫描获得曲面重构点云数据,将点云数据合理拼合封装与精简,进行曲面重建和3维再设计,同时分析产品的光顺性和精度,并利用快速成型机打印出产品模型样件.研究结果表明该方法既高效提高了曲面建模效率,又改善了逆向建模精度.      

基于点云数据的不同曲面特征逆向建模方法研究

针对曲面重构过程中存在曲面建模难度大、曲面质量差、建模效率低等问题,以点云数据为研究对象,首先研究了点云数据的精简、曲线拟合、曲面拟合等算法和原理。其次,基于Geomagic Design X开发应用平台,针对不同曲面特征的三角面片,提出适合于条状类、回转类、平缓曲面类等不同曲面特征的快速逆向建模方法。从而提高了曲面建模质量、效率和精度,为产品开发设计提供较好的逆向建模思路。     

双层可拆卸式防护口罩及佩戴装置设计

针对传统口罩佩戴过程中存在耳部压迫、呼吸热汽模糊镜片、长时佩戴呼吸不畅等问题,采用3D打印技术和逆向扫描技术结合的方法设计双层可拆卸式防护口罩及佩戴装置,以提高口罩佩戴的舒适度和资源再利用。利用Geomagic Studio软件对逆向获取的面部数据进行点云处理、多边形处理、曲面建模,实现面部数据的重构,正向建模软件完成口罩设计,将数据转化为STL格式切片处理后,利用3D打印设备完成口罩的制作。对定制化口罩设计具有一定的借鉴意义。     

基于Imageware的汽车灯罩复杂曲面反求设计

利用逆向软件Imageware对汽车灯罩点云数据进行处理,划分特征线网格和曲面重构,对重建的三维模型与原始点云进行了误差检测,最终的封闭曲面可通过IGES格式传输到通用商业CAD/CAM软件。讨论曲面反求设计主要涉及的技术问题,以及利用逆向工程技术检测曲面拟合精度的方法。逆向技术缩短了灯罩的开发周期,节约了灯罩造型设计成本。     

基于三维数字化测量技术的逆向工程应用研究

TRITOP和ATOS的结合应用是逆向工程中点云采集较为先进的方案。进行了光栅式光学扫描系统测量原理的研究,以异形部件为例,详细介绍了逆向的过程。通过ATOS扫描系统对该件进行扫描并对获得的点云数据进行预处理,同时采用CATIA软件对扫描点云进行曲面拟合及模型重构,实现了逆向的目的,偏差分析结果说明该方案可行,满足误差要求。     

基于逆向工程的曲面模型重构及误差分析

研究了逆向工程模型重构、误差分析理论和应用技术。以发动机前主轴承盖为研究载体,使用逆向造型软件Imageware进行了模型重构和误差分析工作。运用三坐标测量机INFINITE对样件进行非接触测量获取其外形点云数据,对点云数据进行了合并、去除噪声点、取样等处理,在此基础上进行了不同的方法曲线和曲面重构,并将构建出的模型与原始点云对比,进行误差分析得到合理的误差结果,建立了指定误差范围内的曲面模型。     

基于逆向工程的曲面模型重构及误差分析

研究了逆向工程模型重构、误差分析理论和应用技术.以发动机前主轴承盖为研究载体,使用逆向造型软件Imageware进行了模型重构和误差分析工作.运用三坐标测量机INFINITE对样件进行非接触测量获取其外形点云数据,对点云数据进行了合并、去除噪声点、取样等处理,在此基础上进行了不同的方法曲线和曲面重构,并将构建出的模型与原始点云对比,进行误差分析得到合理的误差结果,建立了指定误差范围内的曲面模型.     

逆向工程技术在文物保护中的应用方法研究

应用三维激光扫描技术对文物进行三维数字测量或扫描,通过曲面重建和实体重构,建立三维CAD模型,可准确真实地获取反映文物外形的三维数字化信息.讨论了针对不同外形文物采取正向建模与逆向建模的联合建模方法.     

涡轮逆向工程的三维扫描检测技术

为提高涡轮的三维扫描检测技术水平,采用三维扫描的相位测量技术获取涡轮增压器三维点云数据.利用三维点云数据重构涡轮检测模型,并应用GEOMAGIC QUALIFY软件对其进行3D误差分析和尺寸标注.实验结果表明：涡轮70％左右的数据点云与实物模型之间的偏差在-0.2～0.2mm之间,能够满足涡轮检测质量要求.     

贵州龙化石三维数字模型的构建与3D打印

针对古生物化石数字化建模过程中存在局部特征丢失、重构精度低、色彩还原性差等问题。以贵州龙化石为研究对象，采用非接触式激光三维扫描技术获取带纹理的点云数据，基于纹理映射的局部特征修复方法，讨论了不同特征线提取法对化石表面结构拟合精度的影响，构建了高精度、真实感三维数字模型，并采用基于白墨填充技术(White jet process, WJP)的全彩色3D打印技术对化石进行复制。研究结果表明：采用纹理映射特征修复结合探测轮廓线提取特征线进行曲面重构的方法能够精确的反映贵州龙化石的结构特征与纹理色彩，模型最大偏差为-0.019 1～0.020 0 mm。彩色3D打印技术制作的贵州龙化石模型表面光滑、结构精细、纹理色彩还原度高，能够克服传统化石复制方法与普通3D打印技术的不足，对古生物化石的研究、展示、复制提供了技术参考。     

基于单线激光雷达的廊道环境数字重构技术

针对廊道环境的数字重构问题,设计了一种基于单线激光雷达的数字重构系统.该系统利用移动机器人搭载单线激光雷达传感器,构建三维雷达扫描系统,实现廊道环境的自动扫描和实时重构.首先进行系统的硬件搭建,其次详细介绍了系统的数字重构过程,主要包括移动机器人控制模块设计、坐标转换、数据融合等.为了解决移动机器人运动偏离的问题,在控制系统中加入模糊PID(porportion integral differential)控制算法,保证了系统数据采集的准确性.对于2D点云到3D点云的转换的问题,提出了一种里程计数据和激光雷达传感器数据融合的方法.最后进行实验测试.结果 表明:该系统可以实现对一般复杂的廊道场景进行自动化采集和实时重构,不仅精度高而且重构特征明显.     

采用激光扫描的古田会议会址三维几何造型建模

将三维扫描的建模方式与传统的几何造型的建模方式相结合,提出基于激光扫描的三维几何造型建模方案.重点解决地面激光扫描仪(TLS)获取三维点云时站点布设与数据处理、几何造型中点、线、面、体的提取与三维建模,以及纹理数据处理等问题,实现目标建筑的真实感三维建模.以福建省上杭县古田会议会址为例,建立精细的三维模型.结果表明:该方案能够实现典型中式建筑风格的文化遗址数字化建模.     

基于逐条线区域生长的点云平面提取

三维激光扫描点云中的平面特征提取是3D建模的重要组成部分,是一个重要的研究领域。在建筑物平面提取的过程中,针对传统的单点式区域生长方法在生长时会使拟合得到的平面与真实点云平面存在偏差,导致面块间的粘连的问题,提出一种逐条线区域生长方法,考虑到建筑物的平面都具有规则的形状,而平面是由一条条直线组成的,因此在生长的过程中加入了平面的形状这个先验条件。实验结果表明,该方法能够消除面块间的粘连,有效改善平面提取的精度。     

融合航摄影像与地面照片三维重建技术在考古中的应用

随着摄影测量与三维建模技术的快速发展,三维数字化重建已成为当前考古研究及文物保护的重要途径。由于考古遗址通常占地面积较大而细部结构复杂精细,单一的数据采集手段很难满足建模需要。以广西桂林靖江王陵为研究对象,介绍了影像建模的原理,同时从数据采集的范围、效率入手对无人机倾斜摄影与地面拍照两种数据采集方式进行了分析,提出了航摄影像与地面照片自动融合的三维数字化重建方法。最后通过与高精度三维扫描仪获取的点云数据进行同名点精度检验,分析了获取的模型点云精度。结论表明,该三维建模方法具有全面、快速、高精度的特点,对于考古研究及文化遗产的保护具有重要的意义。     

基于Alias的自由曲面逆向造型设计

介绍了Alias逆向造型工具的特点和工作流程及其曲面造型技术.通过儿童安全座椅局部点云的反求设计,阐述运用Alias进行复杂曲面重建及造型的过程.通过曲面拓扑结构的合理划分,解决复杂曲面的重建很难用简单特征或特征曲线拟合的曲面来实现这一难题.研究表明,Alias直接建模的灵活性和高精确度,对于缩短产品开发周期、保证产品质量具有重大意义.     

基于三维激光扫描技术的建筑物三维建模方法

以拓普康GLS1500扫描仪作为实验设备,从数据采集、点云处理、三维模型建立和纹理映射等方面探讨了利用三维激光扫描技术进行建筑物三维建模的方法。     

贵州省松桃大湾苗寨建筑数字化保护

为了提高苗族建筑保护的准确性和有效性,以贵州省铜仁市松桃苗族自治县大湾苗寨吊脚楼为研究对象,利用三维激光扫描技术,采集苗寨吊脚楼三维点云数据,依据点云数据提取建筑尺寸、节点样式等信息,并绘制其二维施工图纸,为吊脚楼建立完整、规范的施工图集。同时以BIM技术为支撑,以施工图纸为参照,对吊脚楼进行参数化建模。通过可视化动态施工模拟对吊脚楼的施工工艺进行分解,直观地展示其施工过程。以三维点云信息保存、施工图纸逆向设计和动态施工模拟的方式对苗族吊脚楼进行数字化保护。