基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法技术

一种基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，属于逆向工程技术领域。该方法首先利用曲面保形精简方法提取产品STL模型的型面特征网格，然后根据该型面特征构造G1连续的三角Bézier分片曲面，将其作为产品STL模型的光顺参考曲面，通过将产品STL模型顶点调整到参考曲面上，最终实现产品STL模型的光顺处理。该方法可在保留产品STL模型细节特征的情况下快速获得STL模型的整体光顺结果。

【技术实现步骤摘要】
基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法
本专利技术提供一种基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，属于逆向工程

技术介绍
在产品逆向工程领域，产品STL模型通常用于表示散乱点云曲面拓扑重建的结果。由于环境振动、人为扰动及三维扫描设备自身精度缺陷等因素的影响，测量点云数据存在局部扰动和噪声，由该类点云插值生成的产品STL模型光顺性和精度较低。为提高曲面重建的精度，需对产品STL模型进行光顺优化。对现有技术检索发现，神会存等在学术期刊《南京航空航天大学学报》2004， 36 (4)，P471-476上发表的论文“基于顶点分类的曲面三角网格模型自适应光顺研究”中，根据网格单元与邻域法矢求解网格顶点的法矢，将拉普拉斯光顺矢量和该点法矢的加权合向量作为顶点调整方向，通过设定精度阈值，迭代调整网格顶点位置，该方法容易产生型面细节丢失的过度光顺网格，保形性较差，且算法运行效率较低。刘胜兰等在学术期刊《计算机学报》2004，27 (I)，P79-84上发表的论文“主曲率均匀的网格光顺”中，通过构建网格曲面的局部二次参考曲面来估算网格顶点的主曲率值，采用加权平均思想求解顶点曲率值，根据曲率值和二次曲面方程调整网格顶点的位置，该方法构建的局部参考曲面之间缺乏连续性，导致整体光顺效果较差。综上所述，现有的产品STL模型光顺方法不能很好地实现产品STL模型的整体光顺处理，并且难以有效保留曲面细节特征。本专利技术兼顾产品STL模型整体光顺和局部光顺相协调的要求，提出一种基于型面特征逼近的产品STL模型整体光顺方法，首先利用曲面保形精简方法提取产品STL模型的型面特征网格，然后根据该型面特征构造G1连续的三角B6Zier分片曲面，将其作为产品 STL模型的光顺参考曲面，通过将产品STL模型顶点调整到参考曲面上，最终实现产品STL 模型的光顺处理。实验证明该方法能够对产品STL模型获得理想的整体光顺效果，并有效保留产品STL模型局部型面细节特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，以有效提高产品STL模型精度和光顺性。其技术方案为。I、基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于采用以下步骤1)采用曲率变化聚类分簇的精简方法对产品STL模型进行精简，方法具体见孙殿柱等在学术期刊《西安交通大学学报》2008，42(9)，P1179-1183上发表的论文“采用R*_tree的三角网格曲面非均匀精简算法”，然后将精简后网格曲面作为产品STL模型的型面特征网格；2)将型面特征网格中的网格单元作为数据结点，建立型面特征网格三维R*树索引结构；3)遍历型面特征网格,对每个特征网格单元构建三角B6zier面片；4)将生成的三角B6zier面片逐个进行光滑拼接得到G1连续的三角B6zier分片曲面，将其作为产品STL模型的光顺参考曲面；5)将产品STL模型顶点调整到光顺参考曲面上，实现产品STL模型的光顺处理。2、根据权利要求I所述的基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于步骤3)中所述对每个特征网格单元构建三角B6Zier面片的方法具体为 I:对于给定的型面特征网格八遍历型面特征网格索引结构，快速获取与P相邻的网格单元；！过公共边界作与两相邻网格单元法矢夹角相等的平面，并使该平面为长度等于边界长度的有界平面；！根据产品STL模型索引结构各层结点包围盒与有界平面的相离、相切和相交关系，深度优先遍历该索引结构，获取相交数据结点，进而获取数据结点中存储的网格单元，将有界平面与网格单元求交获取交点数据； 对交点数据，逼近为一段B6Zier曲线，并将公共边界的两端点作为曲线的端控制点，实现三角B6Zier面片的边界获取；f:设当前型面特征网格单元/7的外心为认外接圆半径为R，法矢量为K，点0和矢量r确定出轴线A，遍历产品STL模型三维R*树索引结构，逐层查找与轴线A距离小于半径R的索引结点，以获取逼近区域内的数据结点，将数据结点包围盒中存储的网格顶点提取出来，并将其称为局部网格顶点；f将局部网格顶点投影到网格单元/7上得到投影点集，精确得到投影点在网格单元内的局部网格顶点作为三角B6Zier面片相关点集；2:计算网格单元P的三角B6zier面片相关点集5；在Z7内的参数值(ut，vt，wt);.墓逼近求取三角B6zier面片的中间网格控制点&，其中，i+j+k=n, , j,k ^ <9,在经过步骤C求得三角B6zier面片的所有边界控制点后，曲面的逼近方程成为权利要求1.一种基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于米用以下步骤1)米用曲率变化聚类分簇的精简方法对产品STL模型进行精简，将精简后网格曲面作为产品 STL模型的型面特征网格；2)将型面特征网格中的网格单元作为数据结点，建立型面特征网格三维R*树索引结构；3)遍历型面特征网格,对每个特征网格单元构建三角B6zier面片；4)将生成的三角B6Zier面片逐个进行光滑拼接得到G1连续的三角B6Zier分片曲面， 将其作为产品STL模型的光顺参考曲面；5)将产品STL模型顶点调整到光顺参考曲面上， 实现产品STL模型的光顺处理。2.根据权利要求I所述的基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于步骤3)中所述对每个特征网格单元构建三角B6Zier面片的方法具体为 X对于给定的型面特征网格八遍历型面特征网格索引结构，快速获取与P相邻的网格单元；I.过公共边界作与两相邻网格单元法矢夹角相等的平面，并使该平面为长度等于边界长度的有界平面；:!；根据产品STL模型索引结构各层结点包围盒与有界平面的相离、相切和相交关系，深度优先遍历该索引结构，获取相交数据结点，进而获取数据结点中存储的网格单元，将有界平面与网格单元求交，获取交点数据；孟将交点数据逼近为一段B6Zier曲线，并将公共边界的两端点作为曲线的端控制点，实现三角B6Zier面片的边界获取；$设当前型面特征网格单元/7的外心为认外接圆半径为R，法矢量为K，点0和矢量r确定出轴线A，遍历产品STL模型三维R*树索引结构，逐层查找与轴线A距离小于半径R的索引结点，以获取逼近区域内的数据结点，将数据结点包围盒中存储的网格顶点提取出来，并将其称为局部网格顶点；$将局部网格顶点投影到网格单元/7上得到投影点集，精确得到投影点在网格单元内的局部网格顶点作为三角B6Zier面片相关点集；3:计算网格单元Z7的三角 B6zier面片相关点集5；在Z7内的参数值、ut, vt, wt) ;.$+逼近求取三角B6zier面片的中间网格控制点Aj，其中，i+j+k=n, i, j,k ^ <9,在经过步骤X+求得三角B6zier面片的所有边界控制点后，曲面的逼近方程成为3.根据权利要求I所述的基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于 步骤5)中所述将产品STL模型顶点调整到光顺参考曲面上的方法具体为任取一网格顶点S,由于在步骤3)三角B6zier面片的逼近构建过程中记录了网格顶点与三角B6zier面片的对应关系，所以能够方便的获取与其对应的三角B6zier面片#，将该网格顶点在面片#的参数域内参数化，然后计算参数值在面片#上的点Y，将点^的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于型面特征逼近的产品STL模型光顺方法，其特征在于采用以下步骤：1）采用曲率变化聚类分簇的精简方法对产品STL模型进行精简，将精简后网格曲面作为产品STL模型的型面特征网格；2）将型面特征网格中的网格单元作为数据结点，建立型面特征网格三维R*树索引结构；3）遍历型面特征网格，对每个特征网格单元构建三角Bézier面片；4）将生成的三角Bézier面片逐个进行光滑拼接得到G1连续的三角Bézier分片曲面，将其作为产品STL模型的光顺参考曲面；5）将产品STL模型顶点调整到光顺参考曲面上，实现产品STL模型的光顺处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙殿柱，王超，李聪，李延瑞，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：