基于误差控制的复杂曲面重构技术研究

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1、分类号：TP391密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文基于误差控制的复杂曲面重构技术研究叶铁丽申请学位级别：博士学位专业名称：机械电子工程指导教师姓名：曾庆良职称：教授山东科技大学二零一二年五月论文题目：基于误差控制的复杂曲面重构技术研究作者姓名：叶铁丽入学时间：2006年9月专业名称：机械电子工程研究方向：现代设计理论与方法指导教师：曾庆良职称：教授论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月9日授予学位日期：RESEARCHONRECONSTRUCTIONOFCOMPLEXSURFACEBASEDONERRORCONT

2、ROLADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyYeTieliSupervisor:ProfessorZengQingliangCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇博士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的

3、研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。博士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofDoctorofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforquali

4、ficationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学博士学位论文摘要摘要在全球范围内的市场竞争中，制造企业能否取得成功很大程度上取决于对机遇的把握和对市场需求的反应速度上，反求工程(RE)是支持企业快速进行新产品开发、抢占商业市场的重要技术手段和有效方法。本文对复杂产品反求工程中涉及的测量数据精确配准、规则曲线曲面几何特征识别及重构以及基于精度控制的曲线曲面插值等关键技术进行了深入研究。论文对复杂产品测量数据的精确配准技术进行了研究，提出了一种基于三角形约束的测点数据配准方法。论文详

5、细研究了测量基准点的选择、基准坐标系的设定、任意点在空间坐标系之间的双向变换等基础算法，在此基础上提出了基于三角形全等判断和基准坐标系融合的多视测量数据的有效配准方法，并且利用数据点阵的旋转变换及对最小配准误差的控制可实现带测量误差数据的精确配准。对几种典型规则曲线、曲面的自适应识别及重构方法进行了研究。基于各种规则曲线、曲面的几何特征提出了相应的特征检测方法，对识别出的规则曲线、曲面按参数曲线、曲面方法进行重构，为了便于与现有CAD系统的交互，基于IGES标准给出了相应的数据格式。与现有曲线曲面重构方法相比，本文算法可大大节省数据存储空间、有

6、效提高后续交互操作的计算效率，同时重构出的规则曲线曲面可以与现有CAD软件兼容。对基于误差控制的3次B样条曲线插值算法进行了研究。基于一种点到曲线最小距离的最优迭代算法，提出了一种自适应3次B样条曲线插值算法。该算法可以根据给定的误差阈值自适应地选择型值点进行曲线插值，在保证精度的前提下，最大限度地压缩数据量。计算实例表明，本文算法效率高、可靠性好。本文研究的点到参数曲线的最小距离计算方法，不仅可以作为自适应曲线插值的子算法，也可作为独立算法应用于CAD/CAM领域。对基于误差控制的双3次均匀B样条曲面插值技术进行了研究。基于曲面微分几何原理提

7、出了一种点在参数曲面上的最近点快速跟踪算法，在此算法基础上，提出了一种基于误差控制的双3次均匀B样条曲面插值算法。该算法可以根据给定的误差阈值自适应地选择适当的型值点进行曲面插值，在保证精度的前提下，最大限度地压缩插值数据1山东科技大学博士学位论文摘要量。本文研究的点到参数曲面的最近点计算方法及离散点曲面法矢估算方法，虽然是作为曲面插值算法的子算法提出的，但是可以作为独立算法应用于CAD/CAM领域。对基于IGES标准的曲线曲面重构应用程序开发及应用进行了研究。论文对IGES标准的功能、文件结构及几种典型曲线曲面的参数结构进行了剖析，设计了应用

8、程序界面、程序总体框架以及各模块的功能及实现方法，采用VC编程语言开发了交互式应用程序，并通过一系列应用实例对程序进行了测试。测试结果表明，开发的应用