[發(fā)明專利]產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910020208.9
• 申請(qǐng)日: 2009-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101510316A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫殿柱;劉健;田中朝;李延瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T17/40
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法，屬于產(chǎn)品逆向工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在產(chǎn)品逆向工程中，通常采用激光掃描儀等設(shè)備獲取產(chǎn)品實(shí)體模型表面的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行三角剖分生成STL模型，逼近原實(shí)體模型，但是在后續(xù)基于產(chǎn)品STL模型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常需要對(duì)重構(gòu)模型進(jìn)行修改。對(duì)于這一問題，目前主要通過將重構(gòu)模型轉(zhuǎn)化為NURBS曲面模型，在主流CAD系統(tǒng)(UGNX、CATIA、PRO/E等)中實(shí)現(xiàn)模型修改。由于在曲面模型轉(zhuǎn)換過程中需要大量的人工交互曲面造型操作且易出現(xiàn)模型精度損失，另外對(duì)于復(fù)雜的NURBS曲面組合模型，在主流CAD系統(tǒng)中也難以進(jìn)行修改，因此研究直接基于產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法，避免曲面模型轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的各種負(fù)面影響，對(duì)于提高產(chǎn)品逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量具有重要意義。

對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前主要是通過對(duì)所建立的控制模型進(jìn)行變形的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品STL模型形狀調(diào)整。王建哲等在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》2002，17(3)，P95-97上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“基于NURBS的三維人體自由變形方法”中，通過構(gòu)造一個(gè)足夠大的三參數(shù)NURBS自由體，將待變形產(chǎn)品STL模型嵌入到自由體中，調(diào)整自由體控制頂點(diǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品STL模型變形，該方法可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品STL模型整體變形，但難以實(shí)現(xiàn)局部變形控制。段德全等在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》2006，33(3)，P88-90上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“基于骨架的三維網(wǎng)格局部編輯”中，先由用戶確定編輯區(qū)域，繪出與變形后的骨架相對(duì)應(yīng)的編輯曲線，再根據(jù)STL模型頂點(diǎn)與骨架曲線及編輯曲線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)STL模型結(jié)點(diǎn)的平移和旋轉(zhuǎn)等編輯操作，該方法通過提取模型骨架，調(diào)整骨架端點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)模型局部變形，但無法實(shí)現(xiàn)模型表面細(xì)節(jié)特征編輯。周廷方等在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》2006，18(3)，P443-450上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“基于層次B樣條的網(wǎng)格模型變形技術(shù)”中，通過對(duì)編輯區(qū)域的參數(shù)化和均勻重采樣及采用層次B樣條擬合采樣點(diǎn)獲取產(chǎn)品STL模型的基曲面，通過編輯層次B樣條基曲面或者直接編輯產(chǎn)品STL模型，可實(shí)現(xiàn)模型表面細(xì)節(jié)特征編輯，但由于未對(duì)編輯后的產(chǎn)品STL模型進(jìn)行優(yōu)化處理，模型光順性較差。秦緒佳等在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》2004，16(4)，P444-448上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“網(wǎng)格模型的局部編輯算法”中，采用逼近方式獲取編輯區(qū)域控制網(wǎng)格，對(duì)細(xì)分之后的編輯區(qū)域進(jìn)行變形設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品STL模型的局部光順變形，但變形過程需反復(fù)計(jì)算細(xì)分網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)，變形運(yùn)算量大、效率低。

綜上所述，現(xiàn)有的針對(duì)產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法存在難以實(shí)現(xiàn)模型局部表面細(xì)節(jié)特征編輯、編輯后模型光順性差、變形效率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法，以有效控制產(chǎn)品STL模型局部形狀調(diào)整及光順性，并提高產(chǎn)品STL模型變形效率。其技術(shù)方案為：

一種產(chǎn)品STL模型的變形設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟依次為：1)采用最小二乘法求解產(chǎn)品STL模型編輯區(qū)域的逼近平面，方法具體是：通過鼠標(biāo)交互選取產(chǎn)品STL模型編輯區(qū)域，設(shè)所選區(qū)域頂點(diǎn)為p₁(x₁，y₁，z₁)，p₂(x₂，y₂，z₂)，...，p_k(x_k，y_k，z_k)，所求逼近平面方程為ax+by+cz+d＝0，令