基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法技術

一種基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，屬于逆向工程技術領域。該方法首先利用曲面保形精簡方法提取產品STL模型的型面特征網格，然后根據該型面特征構造G1連續的三角Bézier分片曲面，將其作為產品STL模型的光順參考曲面，通過將產品STL模型頂點調整到參考曲面上，最終實現產品STL模型的光順處理。該方法可在保留產品STL模型細節特征的情況下快速獲得STL模型的整體光順結果。

【技術實現步驟摘要】
基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法
本專利技術提供一種基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，屬于逆向工程

技術介紹
在產品逆向工程領域，產品STL模型通常用于表示散亂點云曲面拓撲重建的結果。由于環境振動、人為擾動及三維掃描設備自身精度缺陷等因素的影響，測量點云數據存在局部擾動和噪聲，由該類點云插值生成的產品STL模型光順性和精度較低。為提高曲面重建的精度，需對產品STL模型進行光順優化。對現有技術檢索發現，神會存等在學術期刊《南京航空航天大學學報》2004， 36 (4)，P471-476上發表的論文“基于頂點分類的曲面三角網格模型自適應光順研究”中，根據網格單元與鄰域法矢求解網格頂點的法矢，將拉普拉斯光順矢量和該點法矢的加權合向量作為頂點調整方向，通過設定精度閾值，迭代調整網格頂點位置，該方法容易產生型面細節丟失的過度光順網格，保形性較差，且算法運行效率較低。劉勝蘭等在學術期刊《計算機學報》2004，27 (I)，P79-84上發表的論文“主曲率均勻的網格光順”中，通過構建網格曲面的局部二次參考曲面來估算網格頂點的主曲率值，采用加權平均思想求解頂點曲率值，根據曲率值和二次曲面方程調整網格頂點的位置，該方法構建的局部參考曲面之間缺乏連續性，導致整體光順效果較差。綜上所述，現有的產品STL模型光順方法不能很好地實現產品STL模型的整體光順處理，并且難以有效保留曲面細節特征。本專利技術兼顧產品STL模型整體光順和局部光順相協調的要求，提出一種基于型面特征逼近的產品STL模型整體光順方法，首先利用曲面保形精簡方法提取產品STL模型的型面特征網格，然后根據該型面特征構造G1連續的三角B6Zier分片曲面，將其作為產品 STL模型的光順參考曲面，通過將產品STL模型頂點調整到參考曲面上，最終實現產品STL 模型的光順處理。實驗證明該方法能夠對產品STL模型獲得理想的整體光順效果，并有效保留產品STL模型局部型面細節特征。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，以有效提高產品STL模型精度和光順性。其技術方案為。I、基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于采用以下步驟1)采用曲率變化聚類分簇的精簡方法對產品STL模型進行精簡，方法具體見孫殿柱等在學術期刊《西安交通大學學報》2008，42(9)，P1179-1183上發表的論文“采用R*_tree的三角網格曲面非均勻精簡算法”，然后將精簡后網格曲面作為產品STL模型的型面特征網格；2)將型面特征網格中的網格單元作為數據結點，建立型面特征網格三維R*樹索引結構；3)遍歷型面特征網格,對每個特征網格單元構建三角B6zier面片；4)將生成的三角B6zier面片逐個進行光滑拼接得到G1連續的三角B6zier分片曲面，將其作為產品STL模型的光順參考曲面；5)將產品STL模型頂點調整到光順參考曲面上，實現產品STL模型的光順處理。2、根據權利要求I所述的基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于步驟3)中所述對每個特征網格單元構建三角B6Zier面片的方法具體為 I:對于給定的型面特征網格八遍歷型面特征網格索引結構，快速獲取與P相鄰的網格單元；！過公共邊界作與兩相鄰網格單元法矢夾角相等的平面，并使該平面為長度等于邊界長度的有界平面；！根據產品STL模型索引結構各層結點包圍盒與有界平面的相離、相切和相交關系，深度優先遍歷該索引結構，獲取相交數據結點，進而獲取數據結點中存儲的網格單元，將有界平面與網格單元求交獲取交點數據； 對交點數據，逼近為一段B6Zier曲線，并將公共邊界的兩端點作為曲線的端控制點，實現三角B6Zier面片的邊界獲取；f:設當前型面特征網格單元/7的外心為認外接圓半徑為R，法矢量為K，點0和矢量r確定出軸線A，遍歷產品STL模型三維R*樹索引結構，逐層查找與軸線A距離小于半徑R的索引結點，以獲取逼近區域內的數據結點，將數據結點包圍盒中存儲的網格頂點提取出來，并將其稱為局部網格頂點；f將局部網格頂點投影到網格單元/7上得到投影點集，精確得到投影點在網格單元內的局部網格頂點作為三角B6Zier面片相關點集；2:計算網格單元P的三角B6zier面片相關點集5；在Z7內的參數值(ut，vt，wt);.墓逼近求取三角B6zier面片的中間網格控制點&，其中，i+j+k=n, , j,k ^ <9,在經過步驟C求得三角B6zier面片的所有邊界控制點后，曲面的逼近方程成為權利要求1.一種基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于米用以下步驟1)米用曲率變化聚類分簇的精簡方法對產品STL模型進行精簡，將精簡后網格曲面作為產品 STL模型的型面特征網格；2)將型面特征網格中的網格單元作為數據結點，建立型面特征網格三維R*樹索引結構；3)遍歷型面特征網格,對每個特征網格單元構建三角B6zier面片；4)將生成的三角B6Zier面片逐個進行光滑拼接得到G1連續的三角B6Zier分片曲面， 將其作為產品STL模型的光順參考曲面；5)將產品STL模型頂點調整到光順參考曲面上， 實現產品STL模型的光順處理。2.根據權利要求I所述的基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于步驟3)中所述對每個特征網格單元構建三角B6Zier面片的方法具體為 X對于給定的型面特征網格八遍歷型面特征網格索引結構，快速獲取與P相鄰的網格單元；I.過公共邊界作與兩相鄰網格單元法矢夾角相等的平面，并使該平面為長度等于邊界長度的有界平面；:!；根據產品STL模型索引結構各層結點包圍盒與有界平面的相離、相切和相交關系，深度優先遍歷該索引結構，獲取相交數據結點，進而獲取數據結點中存儲的網格單元，將有界平面與網格單元求交，獲取交點數據；孟將交點數據逼近為一段B6Zier曲線，并將公共邊界的兩端點作為曲線的端控制點，實現三角B6Zier面片的邊界獲??；$設當前型面特征網格單元/7的外心為認外接圓半徑為R，法矢量為K，點0和矢量r確定出軸線A，遍歷產品STL模型三維R*樹索引結構，逐層查找與軸線A距離小于半徑R的索引結點，以獲取逼近區域內的數據結點，將數據結點包圍盒中存儲的網格頂點提取出來，并將其稱為局部網格頂點；$將局部網格頂點投影到網格單元/7上得到投影點集，精確得到投影點在網格單元內的局部網格頂點作為三角B6Zier面片相關點集；3:計算網格單元Z7的三角 B6zier面片相關點集5；在Z7內的參數值、ut, vt, wt) ;.$+逼近求取三角B6zier面片的中間網格控制點Aj，其中，i+j+k=n, i, j,k ^ <9,在經過步驟X+求得三角B6zier面片的所有邊界控制點后，曲面的逼近方程成為3.根據權利要求I所述的基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于 步驟5)中所述將產品STL模型頂點調整到光順參考曲面上的方法具體為任取一網格頂點S,由于在步驟3)三角B6zier面片的逼近構建過程中記錄了網格頂點與三角B6zier面片的對應關系，所以能夠方便的獲取與其對應的三角B6zier面片#，將該網格頂點在面片#的參數域內參數化，然后計算參數值在面片#上的點Y，將點^的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于型面特征逼近的產品STL模型光順方法，其特征在于采用以下步驟：1）采用曲率變化聚類分簇的精簡方法對產品STL模型進行精簡，將精簡后網格曲面作為產品STL模型的型面特征網格；2）將型面特征網格中的網格單元作為數據結點，建立型面特征網格三維R*樹索引結構；3）遍歷型面特征網格，對每個特征網格單元構建三角Bézier面片；4）將生成的三角Bézier面片逐個進行光滑拼接得到G1連續的三角Bézier分片曲面，將其作為產品STL模型的光順參考曲面；5）將產品STL模型頂點調整到光順參考曲面上，實現產品STL模型的光順處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫殿柱，王超，李聰，李延瑞，
申請(專利權)人：山東理工大學，
類型：發明
國別省市：