bmw汽车模型车身的三维测量与高级曲面设计
随着科学技术的不断发展，制造业需要以市场为中心，不断地开发新技术拓展新的思维去适应市场的千变万化，逆向技术给传统的制造生产过程带来了非常深刻的变化。本文中根据汽车模型具有复杂高级曲面的特点，选用柔性臂激光测量仪获取其三维点云数据。在geomagic软件中打开点云数据然后根据点云数据的特点对点云数据进行去噪处理从而获得较为理想的点云数据。然后对去噪后的点云数据进行重采样、网格化等操作。获取汽车模型对应的三角网格模型。在对网格模型进行光顺，并分析孔洞特点，选择合适的孔洞修补方法进行孔洞修补，然后进行特征区域分析等处理，分块并进行连续曲面重建设计获取其CAD模型。关键词 高级曲面，点云数据，重建，三维测量目 录
1 引言 1
1.1 三维测量 1
1.2 高级曲面 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本文的主要研究内容 2
2 汽车模型车身点云数据的获取及预处理 3
2.1 geomagic软件介绍 3
2.2 点云数据的采集 4
2.3 点云数据的精简删除 6
2.4 点云数据的去噪操作 7
2.5 本章小结 9
3 汽车模型车身点云数据的处理 9
3.1 合并点云并封装 9
3.2 孔洞修补 10
3.3三角面优化 13
3.4本章小结 18
4 曲面化阶段 18
4.1 三维曲面重建 18
4.2 三维曲面重建算法 19
4.3 geomagic环境下的曲面重建 20
4.3.1探测轮廓线操作 23
4.3.2 编辑轮廓线操作 25
4.3.3 曲面片的构造 25
4.3.4 修理曲面片 26
4.3.5 构造格栅 27
4.3.6 拟合曲面 29
4.4 本章小结 31
5 汽车模型的3D打印 31
6 总结 31
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
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/> 4.3.3 曲面片的构造 25
4.3.4 修理曲面片 26
4.3.5 构造格栅 27
4.3.6 拟合曲面 29
4.4 本章小结 31
5 汽车模型的3D打印 31
6 总结 31
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
随着科学技术的不断发展，制造业需要以市场为中心，不断地开发新技术拓展新的思维去适应市场的千变万化，满足市场的需求，才能在激烈的市场竞争中得到生存与发展。逆向技术给传统的制造生产过程带来了非常深刻的变化。将传统的依靠人工经验的设计过程转变为自动或者半自动的理论与设计优化，并对生产过程做到最优化。充分的利用数字化制造的优势。根据产品或者实物的三维测量数据。重建其三维数字化模型，再进行数据分析、设计、加工从而得到实物。这种通过实物重建其CAD模型的办法，与以往的设计过程完全相反。这种设计方法有效提高了设计产品的效率，大大节省了时间与成本。本次课题就是利用柔性臂激光测量仪对BMW汽车模型进行三维测量获得相关的的点云数据。在geomagic环境下对扫描所获得的点云数据进行处理最后获得CAD模型。
1.1 三维测量
三维测量简单的来说就是“一个用于扫描数据的探测器可以在xyz方向上自由移动，并且是在三个相互垂直的方向上移动的，此探测器以接触或非接触等方式两种方法来传递信号，xyz轴上拥有用于位移测量的系统然后经过人工智能计算出各个点的坐标，这就是三维测量所得到的数据”。这种测量方式的测量范围包含轮廓精度、尺寸精度、几何精度等等。并且三维测量可以运用很多行业之中例如零件、工具原型等测量高精度、复杂度高的零部件。科学技术的日益发展，三维测量的技术也日渐成熟，三维扫描设备也渐渐的趋向于商业化。三维扫描仪最大的优势就在于快速扫描被测物体而且不需要像以前比较旧的方法就是需要通过反射棱镜来反射扫描光线获取数据。现如今的三维扫描仪可以直接获得精度较高的点云数据。从而对点云数据进行三维建模和虚拟重现。基于他的快速性、实用性等特点，三维测量已经成为了当前的研究热点之一。它不仅在汽车、航天等方便有显著作用，而且对于重要物品数据化保护、工业测量、土木工程等领域也有广泛的运用。三维测量的优势。其一，它可以很直观的测量被测物体的表面几何形态并且对工件的表面上的形态高低也可以进行精准的测量。其二，可以避免容易产生受热热变形的被测物体因为热变形而造成的误差，而且可以避免由于接触而引起的形变误差。其三，不受零部件表面纹理以及材质的影响到高度方向的精确测量，真正实现非接触3D测量。其四，被测量物体的摆放没有什么特殊的要求，不需要像传统测量中需要找正。
1.2 高级曲面
在产品、零部件的外观设计过程当中经常遇到高级曲面的建立，其目的就是达到理想的外观表面，使表面平滑光顺。而对于运动类的的产品。例如汽车、飞机，为了达到最好的气动性能。汽车表面在研制设计的过程当中，有一个重点就是确定所设计的曲面品质是否可以达到达到A级曲面的标准。A级曲面的定义就是两个曲面的接壤处的间隙在0.005mm以下，切率改变在0.16度以下，曲率改变在0.005度以下。
5种连续性分别为：G0-位置连续、G1-切线连续、G2曲率连续、G3曲率变化率连续、G4-曲率变化率的变化率连续。
G0-位置连续：表面看起来有个尖锐的接缝，在连续级别中最低。
G1-切线连续：表面没有尖锐的接缝，但是视觉上有一种中断的感觉。
G2-曲率连续：这种曲面也没有尖锐接缝，视觉效果比较光滑流畅。这种连续一般是光滑曲面的最低要求同时也是作为A级曲面的最低要求。
G3-曲率变化率连续：它具有上述所说连续级别中拥有的特点而且在接触点的曲率变化率也是连续的。和G2连续的特征相比而言有更加流畅的视觉效果，通常用于汽车的设计。
G4-曲率变化率的变化率连续：有更加平滑的连续效果但是比G3计算起来复杂。
1.3国内外研究现状
本课题为逆向工程，而逆向工程最主要的目标就是缩短研发时间、提高生产力。据统计逆向工程至少可以将研发周期降低百分之四十以上。[1]
逆向工程的运用范围很广阔而且实用价值非凡。所以它受到了世界各国、各个领域、企业、科研所的大力支持。到目前为止，逆向工程的相关技术已经发展的相当的成熟。[2]
我国在逆向技术研究领域中经验较少入行时间也比较短，在理论及其相关软件操作系统方面相对的比较匮乏。虽然我国是一个制造大国，但是在某些领域中存在研发时间长、质量不过关、成本高、竞争力较为薄弱的问题。我国逆向工程是在上个世纪90年代后期才开始大力发展的。[3] 迄今为止还无法与国外的发展状况相比，但是我国已经加大对于相关操作系统的开发以及研制力度并取得了良好的效果。
1.4本文的主要研究内容
汽车车身中包含的复杂曲面结构一般无法通过运用传统
1 引言 1
1.1 三维测量 1
1.2 高级曲面 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本文的主要研究内容 2
2 汽车模型车身点云数据的获取及预处理 3
2.1 geomagic软件介绍 3
2.2 点云数据的采集 4
2.3 点云数据的精简删除 6
2.4 点云数据的去噪操作 7
2.5 本章小结 9
3 汽车模型车身点云数据的处理 9
3.1 合并点云并封装 9
3.2 孔洞修补 10
3.3三角面优化 13
3.4本章小结 18
4 曲面化阶段 18
4.1 三维曲面重建 18
4.2 三维曲面重建算法 19
4.3 geomagic环境下的曲面重建 20
4.3.1探测轮廓线操作 23
4.3.2 编辑轮廓线操作 25
4.3.3 曲面片的构造 25
4.3.4 修理曲面片 26
4.3.5 构造格栅 27
4.3.6 拟合曲面 29
4.4 本章小结 31
5 汽车模型的3D打印 31
6 总结 31
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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4.3.4 修理曲面片 26
4.3.5 构造格栅 27
4.3.6 拟合曲面 29
4.4 本章小结 31
5 汽车模型的3D打印 31
6 总结 31
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
随着科学技术的不断发展，制造业需要以市场为中心，不断地开发新技术拓展新的思维去适应市场的千变万化，满足市场的需求，才能在激烈的市场竞争中得到生存与发展。逆向技术给传统的制造生产过程带来了非常深刻的变化。将传统的依靠人工经验的设计过程转变为自动或者半自动的理论与设计优化，并对生产过程做到最优化。充分的利用数字化制造的优势。根据产品或者实物的三维测量数据。重建其三维数字化模型，再进行数据分析、设计、加工从而得到实物。这种通过实物重建其CAD模型的办法，与以往的设计过程完全相反。这种设计方法有效提高了设计产品的效率，大大节省了时间与成本。本次课题就是利用柔性臂激光测量仪对BMW汽车模型进行三维测量获得相关的的点云数据。在geomagic环境下对扫描所获得的点云数据进行处理最后获得CAD模型。
1.1 三维测量
三维测量简单的来说就是“一个用于扫描数据的探测器可以在xyz方向上自由移动，并且是在三个相互垂直的方向上移动的，此探测器以接触或非接触等方式两种方法来传递信号，xyz轴上拥有用于位移测量的系统然后经过人工智能计算出各个点的坐标，这就是三维测量所得到的数据”。这种测量方式的测量范围包含轮廓精度、尺寸精度、几何精度等等。并且三维测量可以运用很多行业之中例如零件、工具原型等测量高精度、复杂度高的零部件。科学技术的日益发展，三维测量的技术也日渐成熟，三维扫描设备也渐渐的趋向于商业化。三维扫描仪最大的优势就在于快速扫描被测物体而且不需要像以前比较旧的方法就是需要通过反射棱镜来反射扫描光线获取数据。现如今的三维扫描仪可以直接获得精度较高的点云数据。从而对点云数据进行三维建模和虚拟重现。基于他的快速性、实用性等特点，三维测量已经成为了当前的研究热点之一。它不仅在汽车、航天等方便有显著作用，而且对于重要物品数据化保护、工业测量、土木工程等领域也有广泛的运用。三维测量的优势。其一，它可以很直观的测量被测物体的表面几何形态并且对工件的表面上的形态高低也可以进行精准的测量。其二，可以避免容易产生受热热变形的被测物体因为热变形而造成的误差，而且可以避免由于接触而引起的形变误差。其三，不受零部件表面纹理以及材质的影响到高度方向的精确测量，真正实现非接触3D测量。其四，被测量物体的摆放没有什么特殊的要求，不需要像传统测量中需要找正。
1.2 高级曲面
在产品、零部件的外观设计过程当中经常遇到高级曲面的建立，其目的就是达到理想的外观表面，使表面平滑光顺。而对于运动类的的产品。例如汽车、飞机，为了达到最好的气动性能。汽车表面在研制设计的过程当中，有一个重点就是确定所设计的曲面品质是否可以达到达到A级曲面的标准。A级曲面的定义就是两个曲面的接壤处的间隙在0.005mm以下，切率改变在0.16度以下，曲率改变在0.005度以下。
5种连续性分别为：G0-位置连续、G1-切线连续、G2曲率连续、G3曲率变化率连续、G4-曲率变化率的变化率连续。
G0-位置连续：表面看起来有个尖锐的接缝，在连续级别中最低。
G1-切线连续：表面没有尖锐的接缝，但是视觉上有一种中断的感觉。
G2-曲率连续：这种曲面也没有尖锐接缝，视觉效果比较光滑流畅。这种连续一般是光滑曲面的最低要求同时也是作为A级曲面的最低要求。
G3-曲率变化率连续：它具有上述所说连续级别中拥有的特点而且在接触点的曲率变化率也是连续的。和G2连续的特征相比而言有更加流畅的视觉效果，通常用于汽车的设计。
G4-曲率变化率的变化率连续：有更加平滑的连续效果但是比G3计算起来复杂。
1.3国内外研究现状
本课题为逆向工程，而逆向工程最主要的目标就是缩短研发时间、提高生产力。据统计逆向工程至少可以将研发周期降低百分之四十以上。[1]
逆向工程的运用范围很广阔而且实用价值非凡。所以它受到了世界各国、各个领域、企业、科研所的大力支持。到目前为止，逆向工程的相关技术已经发展的相当的成熟。[2]
我国在逆向技术研究领域中经验较少入行时间也比较短，在理论及其相关软件操作系统方面相对的比较匮乏。虽然我国是一个制造大国，但是在某些领域中存在研发时间长、质量不过关、成本高、竞争力较为薄弱的问题。我国逆向工程是在上个世纪90年代后期才开始大力发展的。[3] 迄今为止还无法与国外的发展状况相比，但是我国已经加大对于相关操作系统的开发以及研制力度并取得了良好的效果。
1.4本文的主要研究内容
汽车车身中包含的复杂曲面结构一般无法通过运用传统
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