一种实体件建模重构的方法与流程

本发明涉及一种实体件建模重构的方法，是一种将实体物件数字化的方法，是一种使用数字化技术辅助构建虚拟模型的方法。

背景技术：

1、将一个实体物件进行数字化处理，并在虚拟空间中构建数字化模型，这一过程被称为逆向工程。逆向工程是在没有产品原始图纸、文档的情况下，对产品实物进行测量和工程分析，经数据处理(形神兼备--精度要求)，重构几何模型(物理尺寸大小、位移和方向、材料学特性来帮助复制现有零件)，并成数控程序，由数控机床重新加工生产出产品的过程。特别是对于具有复杂曲面外形的零部件，逆向工程更成为其主要的设计方式。从更高的战略角度来讲，逆向工程是制造业实现快速产品创新设计的重要途径，实物原型的再现仅仅是逆向工程的初级阶段，在此基础上进行的再设计、再分析、再提高，从而实现重大改型的设计创新，才是逆向工程的真正价值和意义所在。现有的逆向工程的模型构建方式存在着精度不高、测量过程复杂等问题，如何提高测量精度，并简化构建模型的过程是一个需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种实体件建模重构的方法。所述的方法利用基因法选择算子，使模型还原程度更高，同时通过两次建模使检测层数能够达到256层，更好的还原被测物件的形状和轮廓。

2、本发明的目的是这样实现的：一种实体件建模重构的方法，所述方法的步骤如下：

3、步骤1，选择测量方式：根据被测物的形状和类型选择测量仪器；激光扫描仪、三坐标测量仪、ccd视频扫描仪，或者相互组合；每种测量仪器均设置相应的数据库，记录各个仪器所测量的各种被测物，形成各种被测物的基因库；

4、步骤2，数据采样：首先将被测物固定，或确定被测物和测量仪器之间的确定距离，之后根据被测物和测量仪器之间的距离建立测量坐标系，之后根据被测物的形状和基因选择多条测量路径并进行优化，从中选出至少一条最佳的路径；

5、步骤3，选择算子：根据被测物点云和边缘特点，以及被测物件的基因选择算子；

6、常用的边缘检测算法主要有：

7、1)微积分边缘算子；

8、2)基于数学形态学的边缘检测；

9、3)基于小波变换的边缘检测；

10、4)基于神经网络的边缘检测；

11、5)基于模糊学的边缘检测；

12、6)基于遗传算法的边缘检测；

13、步骤4，建立被测物数字模型：曲线构建或曲面构建形成被测物的3d数字模型，从点云网格变成多边形模型，使用点层技术编辑点云大型数据集合，实现快速精确编辑；

14、步骤5，模型精细化处理：模型精细化处理包括深度处理，模型深度的处理包括：误差点、增加密度、数据平滑、补充测量、nurbs的曲线预处理；而模型广度的处理是对模型边缘的处理；

15、步骤6，基于nurbs模型再次构建：根据产品的特点和数据处理得到的新的、接近曲面形状的型值顶点vij：

16、首先，读取经过数据处理的数据块，生成多条插值于型值点的nurbs截面曲线，u向,v向截面线分别生成；

17、其次，为保证生成的曲面模型连续、封闭，构造出封闭的nurbs边界曲线，该曲线插值于u向和v向的边界控制点；

18、第三，在已构造完成的u向、v向nurbs截面曲线以及封闭的nurbs边界曲线的基础上，利用曲面造型技术分别拟合生成若干个封闭、光滑的nurbs曲面；

19、最后，将各分块曲面进行拼接、过渡、延伸、裁剪、光顺的技术处理，最终获得在实体表面形状、尺寸精度范围内的曲面模型，该曲面模型要求各连接曲面光滑、平顺、封闭和连续。

20、进一步的是，所述的基因库构建方式为：

21、物件归类：

22、以行业划分的物件归类：机械类件、民用类件；机械零件又包含：机床、汽车、液压气动件、轴承和标准件；

23、以形状划分的物件归类：规则几何形状和不规则几何形状；规则几何形状类包括：轴类工件、箱体类工件和薄壁工件；不规则几何形状类包括：器皿、叶片；

24、基因提取的方式为：依据物件归类，提取各种物件的相同和类似的要素，归纳总结为特征，同时考虑加工、使用、环境的不同而影响物件的形变，同时考虑物件的变化趋势，分析物件的形位变化，形成基因要素并提取构建为基因库。

25、进一步的是，所述的使用点层技术编辑点云大型数据集合包括：生成初始点云后，在这组初始点云基础上建立第一次数模并计算残差，从而对点云迭代优化；二维纹理信息与三维几何信息融合，生成特征和精度都增强的点云，并迭代更新点云位置，最终还原成实物数模。

26、本发明的优点和有益效果是：本发明根据被测物件的内在基因，利用基因法选择算子，与传统的逆向工程相比，通过基因法所选择的算子更加贴合被测物件的造型需求，通过两次建模和两次建模之间的模型精细化处理，使被测物件所构建的数字模型更加精细化，能够达到256层，比传统的建模所能够达到的128层，检测程度增加了一倍，模型精细程度达到一个新的境界，模型的边缘更加清晰，模型还原程度更高。

技术特征：

1.一种实体件建模重构的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基因库构建方式为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的使用点层技术编辑点云大型数据集合包括：生成初始点云后，在这组初始点云基础上建立第一次数模并计算残差，从而对点云迭代优化；二维纹理信息与三维几何信息融合，生成特征和精度都增强的点云，并迭代更新点云位置，最终还原成实物数模。

技术总结
本发明涉及一种实体件建模重构的方法，包括：选择测量方式；数据采样；选择算子；建立被测物数字模型；模型精细化处理；基于NURBS模型再次构建。本发明根据被测物件的内在基因，利用基因法选择算子，与传统的逆向工程相比，通过基因法所选择的算子更加贴合被测物件的造型需求，通过两次建模和两次建模之间的模型精细化处理，使被测物件所构建的数字模型更加精细化，能够达到256层，比传统的建模所能够达到的128层，检测程度增加了一倍，模型精细程度达到一个新的境界，模型的边缘更加清晰，模型还原程度更高。

技术研发人员：张春阳,高袆萌,张恣初
受保护的技术使用者：张春阳
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12