基于CATIA的逆向工程点云定位方法研究

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1、基于CATIA的逆向工程点云定位方法研究2012-01-1312:08:39作者:上海汽车商用车技术中心王岩李文丽来源:错误！超链接引用无效。一、引言逆向工程在汽车设计领域是-•种遼要且常用的设计手段，在产品造型、型面制作和结构布置设计等阶段发挥着璽要的作用。而逆向工程的主要依据是通过扫描『段得到的点云数据。山于点云所处的处标系统与设计参考坐标系没有任何关联，因此还需耍对点云进行定位和调整。忖前通常以忖视和简单测量的方法调整点云坐标到所需的设计坐标系统，因此导致设计效率低下，人为增大设计误差。本文另辟蹊径，运JIJCATIA软件独有的罗盘工具，设置定位调整条件，可以方便地将点云数据调

2、整到所需的设计坐标系中，为整个开发进程提供可信的数据基础。点云的定位与调整方式主要有非参数化利参数化两种方法。为了详细阐述这两种方法的使用，本文从利用相关件进行点云定位，和设定自对称件的对称中心面两方面进行实例说明。为了更好地理解本文的内容，特对涉及的术语做如下说明：◎点云：通过扫描设备采集对象物体的表而儿何信息时，产生用来表达表而儿何信息的点的集合。◎自对称件：将木身的一部分特征关于特定平而对称时，对称产生的特征能与木身其他的特征基木重合的物体。◎罗盘：CATM软件的自带工具，用來指示坐标系并在6个自由度方向上自由调节。◎基准平面：此文中特指CATIA中生成的Plane面，具有无限

3、延展性的单阶面。二、非参数化的点云定位方法点云的定位与调整的非参数化方式主要是将CAT1A中的罗盘与点云数据关联起來，通过调整罗盘的方位数据来移动点云数据，并且配合对点云位置的判定，从而实现点云的定位与调整。1.利用相关件进行点云定位此类应用前提是必须有在现有坐标系中与待定位部件相关的部件数模(或者已知某特征的坐标值)。本文以某车型轮眉的点云定位为例，讲述非参数化点云定位方法。具体操作步骤如下。(1)将与轮眉相关的踏板数模与轮眉点云数据装配至同一装配文件下，并固定踏板数模。(2)利用罗盘将轮尼点云拖至踏板附近的合适位置，此位置与点云的目标位置大致一致，以利于下一步的调幣，如图1所不。

4、图1初步装配的点云(1)为了让罗盘定位方便，自由度选择恰当，可预先设定参考用的基准平而。基准平而的数量与位直根据部件的大小和形状来确定，以利于点云各自由度的粋确调节为准。(2)将罗盘附着在预先设定的基准平面上，并打开变量输入框，如图2所示。在变量输入框中输入位移和旋转数值來调整点云位置，为了调节精确，可以依次多选几处附着点，具体如图3所示。图3丈录(3)在步骤4的操作中实时检测，根据设定的偏差容许值，评判点云是否己经到位。评判时选择冇装配关系的大面、孑L、凸台等较明显的特征作为参考基准，且最好选择三处相隔较远的特征。偏差值可以利用CAT1A'I1"ShapeAnalysis”工具条中

5、的“DistanceAnalysis”命令来测定，且不同位置的偏差值要控制在同一数量级之下。1.设定自对称件的对称中心而口对称件为了设计方便，通常需耍寻找并设定其对称平面。非参数化的方法是调整点云的空间位置,使系统的某个坐标平而成为点云的对称面，并保证点云在系统处标中相对合理。木文以某车型的发动机进气管为例，设定发动机进气管的自对称中心平面。(1)坐标系的选择。◎基本方向的确定：根据零件形状的不同找出平行关系和垂直关系积聚的特征，使这些特征平行于坐标轴。同时注意摆放方向，不能和对称面的确定方案冲突。◎原点的位置：婆求零件的摆放尽量使原点在零件的儿何中心上。⑵对称面的选择。对称而使用系

6、统定义的三个坐标平而(XY、ZX和YZ)中的一个，通常习惯使用ZX面。(3)零件平面与坐标面平行。如果零件在对称面的法向上冇明显的平直面,则旋转对称面的法向轴使该平直面与最接近的坐标平面平行。零件经过上述3个步骤的调整后，符合如下特点(图4)：◎关于ZX面对称。◎瓯点基本在其儿何中心上，没有偏离零件太远的位置。◎零件的底平面与XY而重合。◎零件基本处于X轴方向上。因此判定该零件坐标系选择合适。1.点云调整操作(1)罗盘定位点设定：将罗盘定位至点云，并且将罗盘坐标方向锁定在屏幕的法向，以利于在top、back、side视图中AT以沿坐标方向拖动点云。(2)罗盘鼠标粗调：使用鼠标拖拽罗盘

7、可以移动和旋转对象，以此來调整点云的位置。对于不同的零件可以适当勾画直线、对称线、夹角等辅助线用來参考定位。调整时始终以top、side、back的正方向视图为准。(3)定量微调：粗调结束后，物件大致在理想位置周边。其后还需要定量微调。调出变量输入框,使用红框中标记的微调功能部分输入定量数值进行微调，如图3所示。2.调整完成的判定调好对称后，沿非对称的其他两个面切若干截面线，截面线的数量耍求在物件的垠大方向上不少于10个。其他方向上的截面线依照最大步长截収