[發明專利]基于G1連續三角Bézier曲面的產品STL模型重建方法

無效

• 申請號: 200910020204.0
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101515306A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 孫殿柱;李心成;田中朝;李延瑞
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 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G¹連續三角Bézier曲面的產品STL模型重建方法，屬于產品逆向工程領域。

背景技術

產品逆向工程中，G¹連續三角Bézier曲面能精確重現產品型面特征，研究基于逆向工程系統輸出的產品STL模型構造G¹連續三角Bézier曲面相關算法，對提高反求模型精度、精確重現產品型面特征具有重要意義。

對現有的技術文獻檢索發現，柯映林等在學術期刊《浙江大學學報》1995，29(1)，P44-51上發表的論文“顯式Bézier三角曲面的C¹構造”中，采用CT分割插值法對三角面片進行CT分割，將三角面片間的G¹拼接轉化為分割面片間的G¹拼接，該方法只能處理三角面片形狀規則的產品STL模型，當產品STL模型三角劃分不規則時，三角面片經過CT分割將生成一些畸形面片，這些畸形面片將嚴重影響插值曲面的質量。

張桃紅等在學術期刊《系統仿真學報》2007，29(19)，P4394-4398上發表的論文“五次B-B曲面片構造G¹連續曲面重構方法”中，提出將三角Bézier曲面片的階數升高到五次構造整體G¹連續曲面的計算方法，該方法從方向導數的定義出發，基于G¹連續曲面充分條件通過最小二乘方法擬合已知點的雙變量函數，直接計算已知點的一階、二階方向導數得到控制點的計算公式，并分別對三角Bézier曲面片的內部和邊界兩種情況進行了推導，構造出G¹連續的散亂數據插值曲面，該方法需調整計算多個控制點才能實現三角Bézier曲面片的G¹拼接，算法運行效率低。

朱本富在1997年發表的博士學位論文“CAD/CAM中基于三角域的散亂數據幾何造型研究”中，提出了直接用六次三角Bézier曲面片構造G¹連續的散亂數據插值曲面的方法，該方法計算每個三角Bézier曲面片的控制點達到28個之多，計算量大。

綜上所述，現有的基于產品STL模型構造G¹連續三角Bézier曲面的方法存在計算三角Bézier曲面片控制點繁瑣，算法運行效率低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于G1連續三角Bézier曲面的產品STL模型重建方法，以精確重現產品STL模型的型面特征，提高產品精度。其技術方案為：

一種基于G¹連續三角Bézier曲面的產品STL模型重建方法，其特征在于步驟依次為：1)讀產品STL模型數據到存儲器中，并為產品STL模型數據建立線性鏈表存儲結構，改進R*-樹得到適合于存儲產品STL模型數據的動態空間索引結構R*S-樹，基于該R*S-樹建立產品STL模型的動態空間索引結構；2)基于R*S-樹動態空間索引結構的范圍查詢算法快速獲取產品STL模型中共產品STL模型頂點的三角面片集，以該三角面片集作為產品STL模型頂點的局部型面參考數據，獲取該局部型面參考數據中三角面片的個數，計算其中每個三角面片的法向矢量和面積，求解產品STL模型頂點的法向矢量；3)根據產品STL模型中三角面片頂點的位置矢量和法向矢量，對三角面片進行三次三角Bézier曲面片構造；4)將三次三角Bézier曲面片進行升階處理，獲取五次三角Bézier曲面片，采用五次三角Bézier曲面片拼接算法將生成的五次三角Bézier曲面片逐個進行G¹拼接；5)采用De?Casteljau算法生成G¹連續三角Bézier曲面。

為實現發明目的，所述的基于G1連續三角Bézier曲面的產品STL模型重建方法，在步驟1)中，改進R*-樹動態空間索引數據結構得到R*S-樹的方法具體是：將三角面片及索引結點MBR即最小包圍矩形統一表示為四維點對象(x，y，z，r)，其中x，y，z為MBR中心坐標，r為MBR外接球半徑值，通過三角面片集合的聚類分簇，構建產品STL模型動態空間索引結構。