[發明專利]基于三角Bézier曲面的產品STL模型的光順方法

無效

• 申請號: 200910020203.6
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101577013A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 孫殿柱;田中朝;李心成;李延瑞
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種基于三角Bézier曲面的產品STL模型的光順方法，屬于產品逆向工程領 域。

背景技術

產品實物型面經測量設備掃面得到散亂點云數據，點云數據三角網格化后生成STL模型， 該模型因快速靈活、拓撲適應能力強而被廣泛應用快速成型領域，由于直接通過點云插值獲 取的STL模型光順性差，不能準確描述產品型面特征，研究STL模型光順方法，對提高模型 精度與光順性具有重要意義。

對現有技術檢索發現，尹旺中等在學術期刊《機械科學與技術》2006，25(4)，P410-414 上發表的論文“基于三角面片法矢調整的三角網格模型光順”中，根據鄰域三角面片與當前 三角面片法矢夾角的變化率調整當前三角面片法矢，根據三角面片法矢調整模型頂點位置， 該方法可實現STL模型光順處理，但難以有效保留STL模型細節特征，光順后模型精度低。

平雪良等在學術期刊《計算機工程與應用》2006，42(2)，P58-60上發表的論文“一種保 持特征的三角網格光順方法”中，通過識別模型特征，采用不同方法處理特征區域和非特征 區域的光順，該方法可有效保留模型細節特征，但對模型的局部光順效果較差。

聶軍紅等在學術期刊《機械科學與技術》2004，23(1)，P110-112上發表的論文“基于特 征修復的網格模型光順算法研究”中，通過重復對模型中的三角面片法矢和網格進行非線性 調整，修復模型中的棱邊等特征，但難以有效光順曲率較大區域模型型面。

劉勝蘭等在學術期刊《計算機學報》2004，27(1)，P79-84上發表的論文“主曲率均勻的 網格光順”中，通過建立局部拋物二次曲面估算網格頂點主曲率，采用加權求平均思想求光 順后頂點的曲率值，并調整網格頂點位置，該方法易擴大模型細節特征而導致模型變形。

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模型的光順處理，難 以有效保留模型細節特征，光順后模型精度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于三角Bézier曲面的產品STL模型的光順方法，以有效提 高產品STL模型精度和光順性。其技術方案為：

基于三角Bézier曲面的產品STL模型的光順方法，讀取產品STL模型數據，以產品STL 模型數據中任意一個三角面片為目標三角面片，查詢目標三角面片的鄰域三角面片簇集，根 據鄰域三角面片簇集內三角面片之間的法向矢量夾角對鄰域三角面片簇集進行自適應分簇， 得到多個三角面簇，其特征在于在得到多個三角面簇的基礎上步驟依次為：1)以每個三角面 簇的頂點坐標均值為頂點按照逆時針順序構建三角面片，實現產品STL模型非均勻精簡，得 到精簡產品STL模型；2)計算精簡產品STL模型中每個三角面片的法向矢量和面積，根據 三角面片的法向矢量和面積計算產品STL模型中所有頂點的法向矢量；3)根據精簡產品STL 模型中的每個三角面片的頂點坐標和頂點法向矢量構造三次三角Bézier曲面片；4)將三次三 角Bézier曲面片升階為五次三角Bézier曲面片，根據五次三角Bézier曲面片光順拼接條件將 生成的五次三角Bézier曲面片逐個進行一階幾何連續拼接，實現五次三角Bézier曲面的光順 處理，具體是：當多個三角Bézier曲面片進行光順拼接時，控制頂點須同時滿足兩側三角曲 面片的共面條件，為解決控制點約束幾何條件沖突問題，首先，將目標三角Bézier曲面片與 相鄰的一個三角Bézier曲面片進行一階幾何連續拼接；然后，取第二個相鄰的三角Bézier曲 面片與目標三角Bézier曲面片進行一階幾何連續拼接，獲取約束幾何條件沖突的控制點，計 算該點的兩側平面交線，將控制點在交線上投影獲取投影點，由于該投影點滿足兩側平面的 共面條件，將該投影點作為三角Bézier曲面相應的控制點，實現三個三角Bézier曲面片的一 階幾何連續拼接；最后，取第三個相鄰的三角Bézier曲面片與目標三角Bézier曲面片進行一 階幾何連續拼接，重新計算兩個約束幾何條件沖突的控制點，實現四個三角Bézier曲面片的 一階幾何連續拼接；5)根據離散層數N對五次三角Bézier曲面片進行均勻離散，得到產品 光順的STL模型。