车身雕塑表面测量数据处理中的区间协调理论及其应用研究

2018-09-20 10:15:00
陆启蒙
原创
2549
摘要:本文在总结车身领域已有资料的基础上,对车身雕塑表面三坐标测量得到的离散点数据提 出了一 种新的区间协调的处理方法,在理论上证明并推导了区间协调处理测量数据的有关结论,并在大型 计算机上建立了实用的计算程序系统,克服了手工及其传统处理方法中的许多缺点。最后给出了设计实例。

〔 摘 要 〕 本文在总结车身领域已有资料的基础上,对车身雕塑表面三坐标测量得到的离散点数据提 出了一 种新的区间协调的处理方法,在理论上证明并推导了区间协调处理测量数据的有关结论,并在大型 计算机上建立了实用的计算程序系统,克服了手工及其传统处理方法中的许多缺点。最后给出了设计实例。

1、前言

随着计算几何及计算机软硬件技 术 的发展, 汽车车身的几何描述已经逐步由方法取代了传统的手工处 理 方 法。从 数 据采集 到 最 终 确定 车 身 雕 塑 表 面 的 数 学 模 型。一 个 重要的环节 就是 对 测量 数据 的预 处 理。根 据 有关 的 资料介 绍,这些 预 处 理 方 法 包 括 最 小 二 乘 法、圆率 法、回 弹法、基样 条 法 、磨 光法、能 量 法、高斯 法等、各 有 特点、分别适 用 于 不 同 的 场合、但 它 们 都 有 以 下 共 同 的 问 题:

1.1 这些 方 法 对 于 曲线 的 处 理 比 较成熟,对 曲 面 大都 不 尽 理想;

1.2 现行 的 做 法是 将 曲 面 在两 个 方 向 上 分 别 当 作 曲线 修 正,有 时 会 造 成 无解 或 叠 代 不收 敛致 使 程 序 死 循 环;

1.3 象能量法也可对曲面进行整体修改,但对边界要求苛刻,并要计算至 二 阶的曲面上各点的切、导 矢并处理多元的线性方程,而且 一旦边界 条 件 不 满 足 要求,计算过 程不收 敛。

本文提出的区间协一调法,是将曲面的修正分解为两个方向曲线的修正,采用较成熟的基样条方法进行。之后,增加 一 个 区 间 协 调 过 程,能 立 即 使 整张 曲 面 趋于最光 顺状态。

2、曲线 的 修 正

车 身覆盖件 曲面要 满 足光 顺 性 的 最 高 要求 保 凸 且 曲率变化均 匀。有 人 将 保 凸 修 正 叫 做
粗光顺,将 满 足 曲 率均 匀 变 化 的 保 凸 修 正 叫做精 光 顺。顺 便 提 及,原 始 的测量 数 据 型 值点
序 列 不 能 拟 合为 光 顺 曲 线 的原 因 是 因 为 有 所 谓“坏点”的存在。坏点 一 方 面是 因 为 模 型 雕
塑 缺 陷,另一方 面是 三坐 标 测量 的 操作 错误 或 测 量 读数 系 统 的 噪声 干 扰。

2.1 保 凸 修 正

2.1.1 建立测 量 型 值点序 列的 样条方 程:





        2.2 精 光 顺修 正 (如下图)

            

结论

本文 所提 出 的 区 间 协 调 方 法是一种 能 迅速地 将曲面上的坏点找到并通过导数的计算确定 好点 的坐标代替坏点,克服 了 以 往 其 它方法 通过。 方向 循 环 修 正 而 固有 的 弊 端,如计算时间长,可 能 出现不 收 敛 的 死循 环 等。遇到两 个 方 向达不到 精 光顺 的 坏 点,这种方法 会很快给 出一 个 在 这 种情 况下 的最 优 点。


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