散亂點(diǎn)云與重構(gòu)模型的誤差分析散亂點(diǎn)云與重構(gòu)模型的誤差分析
發(fā)表日期:2015年03月02日 點(diǎn)擊擊數(shù): 1079 次
模型重構(gòu)是反求工程的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對(duì)零件進(jìn)行曲面和實(shí)體造型。在模型重構(gòu)過程中,零件實(shí)物測(cè)量數(shù)據(jù)與重構(gòu)模型間的誤差是不可避免的,因此對(duì)重構(gòu)模型的誤差分析也是反求工程研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
在模型重構(gòu)過程中,需要擬合曲線、曲面。而實(shí)物測(cè)量數(shù)據(jù)擬合成曲線會(huì)存在誤差,曲線生成曲面也會(huì)存在誤差,因此實(shí)物測(cè)量數(shù)據(jù)與模型曲面間的誤差是這些誤差的累積,這使得零件實(shí)物與重構(gòu)模型曲面間存在差距。通常這個(gè)誤差是指實(shí)物模型與重構(gòu)模型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離。誤差分析可以反映實(shí)物測(cè)量數(shù)據(jù)與反求模型間的偏離程度,因此在以零件仿制、零件修復(fù)為目的的模型重構(gòu)中尤為重要。
重構(gòu)模型
對(duì)零件實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量后,獲得散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)。由測(cè)量點(diǎn)云重構(gòu)模型通常有兩種方法:第一種方法是先將測(cè)量點(diǎn)擬合成曲線,再通過曲面造型的方式將曲線構(gòu)建成曲面;第二種方法是直接對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)擬合,生成曲面片,最后通過對(duì)曲面片的過渡、拼接和剪裁等曲面編輯操作完成曲面模型的重建。
本文對(duì)散亂點(diǎn)云通過投影法將散亂點(diǎn)投影到一組平行的截平面上,然后對(duì)同一截平面的數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)曲線擬合,得到B樣條曲線,再對(duì)這組曲線實(shí)現(xiàn)曲面擬合,得到重構(gòu)模型。此部分程序通過UG二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
(1)獲取不同截面上的數(shù)據(jù)點(diǎn),并將不同截面上的數(shù)據(jù)點(diǎn)分別存儲(chǔ);
(2)對(duì)于同一截面上的數(shù)據(jù)點(diǎn)通過極角法進(jìn)行順時(shí)針排序;
(3)針對(duì)不同截面進(jìn)行曲線擬合;
(4)由曲線族進(jìn)行曲面擬合。
誤差分析
目前針對(duì)誤差分析的研究主要包括以下兩類:第一類是針對(duì)重構(gòu)模型的誤差分析;第二類是針對(duì)網(wǎng)格模型的誤差分析。針對(duì)測(cè)量點(diǎn)與網(wǎng)格模型之間誤差,通常是指測(cè)量點(diǎn)到網(wǎng)格模型上的最短距離。
原始測(cè)量數(shù)據(jù)與重構(gòu)模型間的誤差是指測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)與重構(gòu)模型間的最小距離,定義如下:
di=min(d(Pi,R))
其中:Pi為測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn);R為重構(gòu)模型;d(Pi,R)為測(cè)量點(diǎn)Pi到重構(gòu)模型的距離。對(duì)測(cè)量點(diǎn)云中的每一點(diǎn),分別求出到重構(gòu)模型的最小距離。
為了明確區(qū)分誤差分布大的區(qū)域,本文通過誤差生長(zhǎng)線的長(zhǎng)短來(lái)區(qū)分,從而將誤差以體視化的方式體現(xiàn)出來(lái)誤差生長(zhǎng)線是指從測(cè)量點(diǎn)到其在重構(gòu)模型上的最小距離點(diǎn)間的連線。通常由于誤差值較小,誤差生長(zhǎng)線不容易觀察,因此需要將誤差生長(zhǎng)線等比例放大,就可以直觀地觀察各部分誤差分布大小情況。
本文對(duì)散亂點(diǎn)云通過曲線、曲面擬合得到重構(gòu)的實(shí)體模型,然后求取散亂點(diǎn)云到重構(gòu)模型的誤差。并通過誤差生長(zhǎng)線來(lái)區(qū)分各部分誤差分布情況。從葉片實(shí)例可以看出,效果良好,對(duì)于原產(chǎn)品仿制或重復(fù)制造等后續(xù)工作具有參考價(jià)值。