大多数数字化系统制造商在谈及其设备在理想状态下的精度和效果时都会高度赞扬,可是在用不同复杂程度和材料制造的目标做实验的结果反驳了这些系统的效果。在逆向设计过程中,基于对精度和三角网格划分的考虑,我们比较分析了一下五种不同系统的效果以便做出合适的选择。
三个校正单元都会由五个不同的体系测量五次以便确保其测量准确度,同时由五个不同的程序包产生网格划分进行一个比较分析扫描测量的质量,被处理的测量物含三个校正单元和一根骨头以及一个手机。最后,检验点云划分的质量,所有的测量物在模块中的三角形进行划分。
快速发展的非接触三维数字化数据采集系统为逆向工程在设计领域提供了支撑。这在工业设计领域是一个特别的例子——用计算机辅助逆向程序产生曲面(普通自由曲面),重现点云并且能直观显示变形,但通常不能令人满意地获取设计的意图和要点。我们的工作并不是研究广泛存在的逆向设计方法而是比较不同的数字化数据采集系统。这主要是通过准备点云来获得一个合适的划分曲面进行比较的,包括消噪,去除点,网格三角划分,修复网格,空洞填充,因为它们在逆向工程中随后的处理重建曲面。根据普通的逆向设计图表,我们的工作即用划分的模块和相关点云比较不同数据采集系统。
在逆向设计中选择要选择好数据采集系统并不是件容易的事,通常是基于以下几方面的需求综合考虑:精度,数据模型的类别,数据质量。再者,考虑不同数字化系统的制造商提供的设备信息和技术效果,其演示效果与真实模型之间的匹配程度也是必要考虑的。
目前在逆向中应用最广泛数据采集系统的是光学扫描仪,以下为根据所提及的目前点云获取的现实问题:
——表面粗糙度,粗糙表面比平滑表面产生的噪音多而且其反射光也会产生更多的噪音。
——不完整数据存在于被固定住的零件和一些由于阴影或被其他表面遮住而难以扫描到的表面。
——校准
——统计地分布零件
——精度。这主要由扫描仪和被测物表面之间的距离以及扫描仪的运动决定的。
——噪音点。振动,镜面反射,等等都可能引起噪音,消除噪音使我们能够消除掉边缘。
——考虑多角度扫描,我们就得移动被测物的时候从多方面运行数字化系统,然后通过定位和旋转调整点云。
逆向工程的主要目的是将离散的模型数据转化为连续的根据其表面决定的连续性的模型数据。一般地,离散数据指的是带有X、Y、Z三坐标的通过规定或随机的方式数字化的点云。带CMM(坐标测量器)的扫描仪是一种获得有序数据的方法,可是当许多不同地方的通过相同的节点位置时,面积区域上这些节点就会重叠起来,并且这些点就会无序且不均匀地分布。如果这个扫描仪是人工控制的,而且其位置是由相机或者被测物控制,那么采集的点是随机无序分布的。有序点云的作用是促进三角网格划分使得文件占用更小空间,现在有大量关于减少和优化点云划分的算法设计的研究,可是我们研究在逆向设计有应用的那部分扫描技术。