基于逆向工程现代工业的应用研究

1、创新周总结报告基于逆向工程现代工业的应用研究所在学院：材料科学与工程学院学生专业：材料成型及控制工程（塑性成形及模具设计方向）学生姓名：李磊学生学号：1205010316 指导教师：邓子玉 李建军2016年1月目录1.逆向工程在汽车业的简介11.1 引言11.2 汽车车身开发方法综述12.逆向工程技术52.1 逆向工程技术简介62.2 逆向工程技术在车身设计中的要点92.3 逆向工程的设计方法92.4 三维测量的现状102.4.1接触式测量方法102.4.2非接触式测量方法113.实体三维扫描123.1 点云的分类、特征及相关处理方法123.2 点云相关处理技术133.3 异常点的剔除153.

2、4.汽车侧围点云164.总结与收获17第一章 逆向工程在汽车业的简介1.1 引言 自1886年第一辆汽车问世以来，汽车工业己经走过一百多年的历程，今日汽车不仅仅是普及的交通运输工具，更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品，体现这种美的艺术品载体就是车身，汽车消费者在对汽车高品质高性能要求的同时，汽车的外观造型也越来越被消费者看重，有时甚至超过了对前两者的需求。近年来，在美学原理设计和人机工程学的引导下，在快速发展的CAD/CAM技术的带动下，汽车车身设计已经愈发显得日新月异。汽车车身最具变化性，车身开发蕴涵多种学科知识，同时车身开发是否成功直接影响整车的市场前景。现代的逆向工程技术就是

3、迅速提升我们汽车车身研发水平的重要手段之一，也是消化、吸收先进技术的重要方法之一。1.2 汽车车身开发方法综述传统正向设计特点:制作模型与制图以手工为主，线图、主模型以及二维图是模具、夹具制造的依据，通过实车试装来验证设计(试错)。这种设计方法是设计制造精度低、劳动强度大、设计周期长。开发一个车身需36个到48个月不等的时间。由于费用太高，没有大批量的生产规模以及巨大研发费用，无法支撑车身的开发。在传统设计方法中，车身的整体布局，包括外形曲面构成、色彩、外饰等在绘制效果图时已基本确定，由模型制作人员根据造型师的效果图制作缩比例油泥模型，这是一个反复观察与修改的过程，需要造型师、模型制作人员、美

4、工人员甚至销售人员等的共同参与，因此，对相关人员的素质、经验等要求很局。 图1-1 传统正向开发过程 现代的车身正向开发:上世纪70年代以来，随着计算机辅助几何设计和计算机图形学的迅速发展，车身设计过程中部分或全程引入计算机辅助系统(CAD/CAM软件)，在计算机中构建车身三维数字化模型，以“所见即所得的”交互方式完善设计方案，是现代车身设计方法的主要特点。现代的车身正向开发流程总的来说与传统正向开发流程相似，但其中应用了大量的计算机辅助技术。如今开发一辆现代化的轿车，己经远远不是人们所想象的那样，只是从图样到加工这样一种简单的技术操作流程了。一辆汽车的整套开发流程可以划分为三个主要部分:一是

5、要开发一辆什么样的车，二是怎样设计这样的车，三是怎样将设计好的新车型批量制造出来。无论是开发全新产品还是只开发新外形和新车身，前期工作都包括:项目确立开始一战略意向一决策一总布局及主结构几何定型一项目定型及投资确立。技术层面的车身开发过程是:内外部造型效果图一内外部CAS模型一内外部软模型一内外部硬模型一主体工程设计CAD一工程分析CAE一零件图的绘制CAD一样车试制。当然，有些阶段是可以并行的，根据分析和试制的结果，也会有向上改进的步骤。利用虚拟开发技术，在设计阶段，尽可能在制造样车前，发现问题，解决问题。在产品设计完成后，后期工作包括:批量投产准备一批量投产产品定型一批量投产一最终结果。这

6、其中的工作也不是顺序的，在整个项目规划中都有详细的阶段。图1-2 现代汽车车身设计方法流程 现代车身正向设计特点:从上述流程图可以看出，现代车身正向设计比车身传统设计更加复杂，更加精细，其中最大特点应用计算机辅助技术，在造型阶段应用CAS (Computer Aided Styling计算机辅助造型)技术，在模型制作阶段应用计算机NC (Numerical Control数字化控制)技术，在总布置及结构设计阶段采用三维CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)技术，在设计验证阶段采用了CAE(Computer Aided Engineering计算机辅助工程)技术以及R

7、 P (RapidPrototyping快速成型)技术，在制造段采用CAM (Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造)技术等等。由于是数字化设计、计算机技术的应用，因此整车开发过程，可以采用CE( Concurrent Engineering并行工程)技术。正是这些技术的应用，使得今天的汽车车身正向开发变得更加复杂，车身产品更具美感与差异化，同时大幅度降低车身开发周期和开发费用。我国大部分厂家在车身开发上多采用传统方式，即在车身设计和工艺装备的设计及制造中，首先塑造汽车外形的油泥模型，然后根据油泥模型制造主样板、主图板、主模型，再完成汽车的结构设计车身工艺装备的

8、设计与制造，以主图板、主样板、主模型三者结合作为确定形状和尺寸的依据。由于上述三者都是实物，制作成本高，周期长，其形状尺寸在开发过程各环节之间的多次移形传递会造成严重的累积误差，精度无法保证，严重影响了车身的开发。还有部分厂家在设计过程中，应用了部分CAD/CAM技术，但在产品仿制或面对以轻手工进行局部修改(光顺处理)后的模型和实物样件(包括用CAD/CAM系统设计和加工生产的模型)时，仍用传统的测量技术采集特征线上离散的坐标点，然后输入计算机，建立CAD模型的处理步骤，它有以下多方面的技术和工艺上的限制:测量速度慢，周期长而且精确度难以保证，特别是针对很复杂的曲面，离散点不能准确地定义它的形

9、状，工程师简单重复劳动工作量巨大。对测绘人员的要求高，他必须掌握设计的要求和一般CAD/CAM软件对有效处理坐标点数量的限制。既不能充分发挥CAD/CAM技术和计算机速度的优势，又不能发挥最新扫描技术，如激光扫描仪等的优势，最终建立的CAD模型与实际数值偏差大，质量难以控制。国外先进汽车制造企业在成熟应用CAD/CAM技术的基础上，还将逆向工程、并行工程、虚拟制造等先进的技术应用到车身设计制造上面，并设计了一系列强有力的逆向工程处理和开发工具，用来缩短开发周期和提高设计质量。日本将逆向工程作为一种设计方法，成功地引入他们的新产品设计中。日本人应用逆向工程对竞争对手的产品进行改进，以便避开艰苦的

10、原型设计阶段，进行所谓的再设计过程，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后，拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能，装配公差和制造过程。近年来，欧美地区设计了一系列强有力的逆向工程处理和开发工具，用来缩短开发周期和提高设计质量。逆向工程不只是简单地重构Sample，而是要通过各种方法手段去吃透它，去改进它，去提高它。故广义上的逆向工程包括形状(几何)反求、工艺反求和材料反求等诸多方面，进行这些反求的目的，就是要完全理解产品的制造过程，以这种理解为基础，那么，无论是在系统级别还是在零件级别的设计生产上，都会产生一种更好的产品。所以说，逆向工程是一项集技术性、开拓性和综合性于一体的系统

11、工程。第二章 逆向工程技术传统的产品设计过程是在市场调研的基础上，根据功能和用途来设计产品，得到图纸或CAD模型，然后根据图纸和CAD模型制造模具，最终到产品。这种开发模式被称为“规范模式”(Prescriptive Model)，此类开发工程亦被称为“正向工程”(Sequential Engineering)。然而，在实际生产中，产品设计者往往面临的是零件或实物模型，需要根据该零件或实物模型进行复制或仿制加工，或进行产品的再设计和改进。在仿真开发研究时，若采用传统的方法，则需要大量人力、物力、财力及时间。而采用逆向工程技术，则可节约产品开发成本，缩短产品开发周期。2.1 逆向工程技术简介近十

12、几年来，随着测量技术、计算机软、硬件技术的发展，有别于传统正向工程的一门新技术正在蓬勃兴起，这种技术在东南亚工业界己广泛应用，它就是RE (Reverse Engineering逆向工程)技术。逆向工程又称反求工程，它与传统的设计开发过程存在质的不同。狭义上，它是指在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，利用三维数字化测量仪(3D Digital Scanner俗称抄数机)，测量出Sample(即零件原形或者塑造出的模型)表面的点云数据，传至CAD/CAM系统，进行数据处理，生成所需要的CAD模型和设计图纸，并由CAD/CAM系统计算出加工路径，最后通过CNC(Comput

13、er Numerical Control计算机数字控制)机械加工设备制作模具生产成品。其另一种批量生产方式则是先用快速成形制造技术(Rapid Prototyping快速成形，简称RP)将样品模型制作出来，然后再以快速模具(Rapid Tooling)进行产品量产。“顺向工程”和“逆向工程”的基本设计流程如图2-1所示。逆向工程的理论研究起于20世纪60年代，其广泛应用则是20世纪90年代随着计算机软、硬件以及计算机图形学等相关技术的成熟而深入开展的。在东南亚尤其是台湾，在80年代广泛应用逆向工程技术摸拟欧美产品，再给予改良设计，一度使得台湾的产品在欧美市场上具有很强的竞争力，为台湾经济的腾飞

14、做出了重要贡献。传统的逆向工程是利用传统测量技术、采集样件扫描线上离散的坐标点，输入计算机后手工建立CAD模型，最后利用传统的加工与制造方一法进行评估与加工，存在着工作量大、开发设计成本高、开发周期较长而且质量难以保证等问题。随着计算机技术、快速仿形测量与数据处理技术、曲面重构技术、快速成型技术等相关理论的发展与兴起，快速逆向工程技术应运而生，并迅速发展而趋向成熟，逐渐应用到生产实践中。较之于传统的逆向工程技术，它的特点是速度大大提高，使产品开发周期大为缩短。此技术主要包括以下三方面:快速仿形测量在满足既定要求(如功能关系、装配关系、精度要求等)的条件下，用三维数字化测量仪器或其他测量系统对模

15、型表面进行三维快速扫描测量，得到大量的模型表面的离散点云数据;曲面重构技术首先将仿形测量的模型表面数据进行处理，然后进行曲面拟合，实现模型的曲面重构，并进行修改与优化设计;快速成型技术利用现代快速成型方法实现CAD模型的快速加工，并对设计结果进行评估检验。2-1 “顺向过程”和“逆向工程”设计过程的区别2.2 逆向工程技术在车身设计中的要点在汽车工业领域的实际应用中，逆向工程技术主要涉及以下几个方面:(1)初始概念设计阶段的油泥模型数字化。目前，许多外形设计师还难以直接用计算机进行设计，而是更倾向于油泥或泡沫塑料造型。另外，尽管计算机具有越来越逼真的模型上光着色功能，但大型物体，如轿车，还是要

16、做成1: 1的实物模型才能鉴定其外观效果。(2)己有零件的复制、新零件的设计、丢失图纸的己有的产品，主要是指产品的仿型和改型设计。在我国，许多生产制造商收到的是实物，没有原始的数字模型，而要用于生产就必须去再现原产品的设计意图，这就存在变实物为CAD模型的问题。另外，由于工艺、材料、美观等方面的原因，人们经常要对相应的生产模具作局部修改，需要将扫描获取的实物模型数据输入到计算机，利用逆向工程构造出一个与实物相对应的CAD模型，然后对该CAD模型进行修改。(3)逆向工程技术得出数字化模型用于检测，例如检验生产模具、产品的变形分析以及与初始三维数据的比较。例如覆盖件模具的形状精度验证，通过采集模具

17、上的数据点，与几何三维数据对比，可对模具质量做出评价。汽车车身设计是汽车车型设计开发过程中最为基础但也最为关键的一个环节，车身占整车总成本的1/3左右，其更新频度高，技术进步快，其外观造型能够吸引大众的眼球，从而对汽车销售量有极大地影响。在复杂的车身产品开发程序中，广义的三维造型既是设计工作的起点，又是工程目标的最终体现。随着新技术的广泛应用，特别是“逆向工程”(Reverse Engineering简称RE)的迅猛发展，几乎将传统的汽车车身开发周期缩短了三分之一。将该技术应用于汽车车身造型阶段，它可以快速地提供样品的外形特征，从而能够对其几何外形进行修改，实现产品的快速改形，加快设计进程，使

18、之满足多样化、个性化、系列化等方面的需求。在车身逆向工程开发中，由于首先选择了其它汽车公司的最新产品作为目标参考样车，将以此车身的基本架构作为不变的对象。但根据特定目标市场及人群的消费习惯，有必要对参考样车做局部的造型调整与修改，这些工作与全新车身开发相比存在工作量小、设计难度降低，设计风险小的优点。参考车身局部改型:在对参考样车与车身做局部选型修改时，必须考虑不能影响原车身结构的可靠性、结构工艺性。尽可能延用原车身的结构分块思想与联接方式，对于运动部件进行延用，并做出必要分析，这样可以继承原车身的经过市场验证的可靠性与工艺性。模型样车的测量、扫描:在参考样车定位找正后，并按己确定的造型方案在

19、局部用油泥做1: 1修改、评审通过后，用三坐标测量仪以及激光扫描系统对改型后的参考样车进行内外表面测量、扫描，获得车身内外表面三维点数据。参考样车车身拆解及测量扫描:由于参考样车车身是一个装配总成，要获得所有零部件全面三维信息，必须对样车“进行拆解”，一方面获得每一个零件的全面数据，另一方面取得装配(焊)工艺过程。测量、扫描数据的处理:由于车身有些零部件很大，如侧围外板，激光扫描仪不能通过一次定位就可以取得全部数据，必须多次移位扫描，得到多个文件，把同一零件分多次扫描得到的文件合成。并将多余的数据除去，这是数据处理工作之一;此外，每个零件的边缘及孔位信息，用扫描仪无法准确获得，必须靠接触测量获

20、得点文件，将点文件与扫描得到的“点云”式数据合成，这是数据处理工作之二;由于测量点文件与下一步表面曲面光顺处理软件格式的不一致，为了保证二者有正确对接，必须对文件格式转换。车身表面曲面光顺处理及表面制作:经过扫描测量并处理后的文件是每一个零件的三维点文件，尚不能作为零件的全面数字化信息，尚存在很多缺陷，必须对其曲面进行光顺处理，使得车身表面达到光滑、顺畅。车身零部件曲线、曲面重建:在表面光顺及测量点的基础上，根据原有零件特征，利用基于Bezier, B样条、NURBS曲线、曲面理论设计而编制成的三维曲面建模软件，对零件进行三维设计计算机建模，从获得每一个零件全面的数字化信息，它可以作为加工的依

21、据。三维数学模型虚拟装配与检查:不同于正向工程，车身逆向工程中，很多零件可能由很多工程师同时进行曲面三维重新建模，为了保证这些零部件准确无误地表达原参考样车的装配(焊)关系，必须在计算机对各零部件数学模型进行虚拟装配，以检查协调各部件、零件之间的关系。车身逆向工程在设计过程中的关键技术在于两个方面:一方面是实物模型表面数据获取技术，即三坐标测量技术;另一方面是车身表面光顺处理技术以及零件的曲面重建技术(曲面构造技术)。2.3 逆向工程的设计方法逆向工程的实现需要软、硬两方面的技术的结合。硬件方面，需要能精密测量、采集坐标点的扫描系统。软件方面，需要能对所得点云数据进行处理及曲面重构的软件系统。

22、软硬件两方面技术的飞速发展使获得高质量的CAD模型成为可能。在硬件方面，出现了种类繁多的自动测量大面积数据的数字化3D测量仪。在软件方面，也产生了许多各式各样软件，它们可以对大量数字化点进行处理并生成高质量的曲面。逆向工程一般可分为四个阶段:(1) 数据获取：通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。(2)数据处理：对获取的数据进行一系列数据处理(如数据拓扑的建立、数据滤波、数据精简、特征提取与数据分块等)。对于形状复杂的点云，经过数据处理，将被分割特征相对单一的的块状点云。按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所

23、具有的设计与加工特征。(3)原形CAD模型的重建： 将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接等逻辑运算获取零件原形表而的CAD模型。(4)重建CAD模型的检验与修正：根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品，来检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要求，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的设计要求。2.4 三维测量的现状由于物体的三维形态特征是物体最重要的特征之一，因此人们一直在研究用各种光学方法对物体三维表面形状进行测量。同时，三维信息的获取技术也是数字化领域中的研究热点，各国均在此领域开展了相关的研究工作，现在市场上比较成熟的产品

24、有美国Intelligent Automation Systems(IAS)公司所开发的4DI系统，英国LK公司的Micromeasure系统，以色列CogniTens公司开发的Precision 601系统等。三维测量技术是由传统的接触式测量向快速非接触式测量逐步发展的，特别是结合“光机电一体化”技术，以及计算机技术、图像处理技术后，出现了许多的测量方法3,11,12。下面按接触式测量和非接触式测量两大类对其原理作简要介绍。2.4.1接触式测量方法接触式测量又称为机械测量，这是目前应用最广的自由曲面三维模型数字化方法之一。其测量传感器的主要形式为各种不同直径和形状的探针(或称为接触测头)，当

25、探针沿被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使探针发生形变。这种形变触发测量传感器，将测出的信号反馈给测量控制系统，经计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。根据测量传感器的运动方式和触发信号的产生方式的不同，一般将接触式测量方法分为单点触发式和连续扫描式两种。坐标测量机t3 (CMM, co-ordinate measuring machines)是接触式测量仪中的典型代表，它以精密机械为基础，综合应用了电子技术、计算机技术、光学技术和数控技术等先进技术，在测量过程中，首先要将各种几何元素的测量转化为这些几何元素上的点集坐标位置的测量，然后再由相应的软件按照一定的评定准则算出这些几何元素

26、的尺寸、形状和相对位置等，它的坐标测量精度可以达到um量级。世界上第一台接触式测量机是在1959年由英国制造的，它的出现是标志计量仪器从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。目前著名的接触式测量仪的生产厂家有美国的布郎一夏普(Brown&Sharpe)、日本的三丰(Mitutoyo)、德国的蔡司(Zeiss)和莱茨(Leith)、意大利的DEA等公司。典型接触式三坐标测量系统有英国Renishaw公司生产的Retroscan测量系统和Cycfone高速测量机及法国Lemoine测量系统。接触式方法的优点是不受被测物体表面的颜色和光照限制，测量精度高(0. 51 um)、适应性强，

27、对没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的零件的三维数字化测量是非常行之有效的手段。可根据零件模型特征选择测量位置及方向，测得特征点数据，然后根据特征点数据求得几何元素的特征尺寸(如外形尺寸、半径、曲率等)，再利用特征曲面上的轮廓特征点在三维造型软件(如Pro /E, UG等)上重新建立三维CAD模型。其缺点主要表现在:由于该方法是接触式测量，易于损伤探头和划伤被测样件表面，不能对软质材料和超薄形物体进行测量，对细微部分测量精度也受到影响，应用范围受到限制;扫描速度受到机械运动的限制，且测量前需要规划测量路径，测量速度慢、效率低;目前还需要人工干预，不可能实现全自动测量:由于测头的

28、半径而存在三维补偿问题;价格较高，并对使用环境有一定要求;另外，接触测头的扫描路径不可能遍历被测曲面的所有点，它获取的只是关键特征点，因而，它的测量结果往往不能反映整个零件的形状。2.4.2 非接触式测量方法现代计算机技术和光电技术的发展使得基于光学原理、以计算机图像处理为主要手段的三维自由曲面非接触式测量技术得到了快速发展，各种各样的新型测量方法不断产生，它们具有非接触、无损伤、高精度、高速度以及易于在计算机控制下实行自动化测量等一系列特点，已经成为现代三维面形测量的重要途径及发展方向。根据被测物体照明方式的不同，用于自由曲面非接触测量的方法大致可以分为被动测量法和主动测量法两类。2-2 测

29、量仪的分类第三章 实体三维扫描逆向工程的处理对象是点云数据，点云必须通过一定的测量手段才能获得，即将产品表面数字化。它是指通过特定的测量设备和方法，将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据，在此基础上进行复杂曲面的建模、评价和改进制造。所以，点云获取质量的好坏将直接影响后续建模是否能够顺利进行，设计结果能否满足产品的技术要求。它是实施逆向工程的前提和重要保证。众所周知，数据是逆向工程的基础，对数据的处理是逆向工程的关键环节，结果的好坏将直接关系到后期模型的质量。目前，为了高效率高精度的采集汽车车身表面的数据，多使用非接触式测量仪。非接触式测量技术所采集到的数据点十分密集，因此常形象地将其称为

30、点云。点云其实是一系列的三维空间坐标点的集合，海量数据点云可达到几百万个数据点。3.1点云的分类、特征及相关处理方法通常把三维空间中的点集称为“点云”(Point Cloud)或“点群”，最小的“点云”只包含一个点，高密度“点云”可达几百万数据点。通过不同设备所采集到的是一系列三维空间点坐标，由于不同的测量方法及测量软件，采集的数据组织方式不同，需采用的处理方式也不同。为了能有效处理各种形式点云数据，根据点云数据中点的分布特征(如排列方式、密度)及点云数据的组织方式，测得的点云数据可分为以下几类。1. 散乱点云此类点云呈分布散乱无序状态，没有明显的几何特征，通常是CMM在随机测量方式下或激光测

31、量机经多次测量结果叠加所得到的数据，如图3-1所示。2. 网格化点云此类点云中所有点都与参数域中一个均匀网格的顶点对应，通常是将CMM、激光扫描系统、投影光栅测鼠系统及立体视差法获得的数据经过网格化插值后所得数据，如图3-2所示。3.扫描线点云此类点云由一组扫描线组成，扫描线上所有的点均位于扫描平面内，通常是CMM、激光扫描系统沿直线扫描获得的数据或者是线结构光扫描测量所得数据如图3-3所示。点云与用其他方法测量所得到的数据相比具有以下几种特征:1.点云数据中容易混入误差很大的点(通常是其背景上的某些无用数据)，即噪声点;2.若被测物过大或扫描仪范围不够时，则需要分块测量，这样所采集的各片点云

32、数据对应的局部坐标系会不一致;3.若被测物体的表面不够光滑，则会使点云数据中的随机误差变得较大;4.点云数据量太过庞大，若直接用于构建曲面不仅费时困难，而且有时甚至是不可能，因此需要过滤、精简。为此，在开始构建曲面之前需对点云数据进行预处理，即通过除噪、过滤、对齐拼合、精简等手段减少冗余数据，保留有效信息量。3.2 点云的相关处理技术由于曲线曲面构建的方法有多种多样，对测量数据的质量、密度、组织形式的要求不尽相同，并且实体的三维数据是通过坐标测量机得来的，无论是接触式CMM还是非接触式的扫描设备，不可避免的会引入误差，尤其是产品边界附近的测量数据。另外，测量数据中的坏点，也可能会使该点及周围的

33、曲面片偏离原曲面，所以有必要对原始测量数据进行预处理，以尽量减少误差。点云数据处理是逆向工程中的关键环节。它的结果将直接影响后期模型重构的质量。点云数据处理通常包括以下几方面的工作:1.数据点的拓扑重建，对于具有较复杂形状的工件，测量数据中必然有一部分是无序的，须建立数据点间的拓扑关系。2.数据除噪和滤波，增强数据的有效性和合理性。3.坐标变换，为方便后期的其他数据处理(如对齐拼合)，有时需要将某些数据进行坐标变换。4.数据多视对齐拼合，增强数据的完备性，同时简化下一步计算。在实际测量过程中，往往无法一次装卡就完成整个被测实体的全部测量工作，通常的做法是把被测实体重新定位，以另一个更有利的方向

34、测量其不同方位的数据。这就涉及到多次装卡定位所测得数据的多视图拼合问题。方法一般有三种:点位法、固定球法以及平面法。点位法需要在测量点中确定三个非共线点，以此作为名个分视图的局部坐标系标准，固定球法一般要为被测实体关联相对固定的非共线实体，或者利用基于CMM的逆向工程中测量技术的被测实体本身具有的类似特性，在多方位下分别测量。5.特征提取，几何特征是几何造型的关键要素，它对控制几何形体的形状具有极为重要的作用。可根据给定的曲率变化寻找数据中的边界、棱边、坑孔等突变特征，用于后续建模时的区域划分。6.数据精简，对于高密度测量数据，其中会存在相当部分的冗余。所以为了减轻三维重构时的工作量可以根据需

35、要按一定要求减少测量的数量，压缩点云片内的不必要的数据点，减少后期计算量。不同的测量数据可采用不同的精简方法:散乱点可通过随机采样方法精简;扫描线和多边形数据可采用等间距缩减、倍率缩减、弦偏差等方法;网格化数据可采用等分布密度法和最小包围区域法进行数据缩减。数据精简只是对原始数据中的部分点进行了删减，并不产生新点。7.数据分块，整体曲面的拟合往往较难实现，通常采用分片曲面的拼接来形成整块曲面。3.3 异常点的剔除在非接触三维扫描测量过程中，受测量方式、被测物体材料性质、外界干扰等因素的影响，不可避免会产生误差很大的点(噪声点)和失真点(跳点)。原始数据的获取是整个过程中最为重要的一个环节，原始数据质量决定着曲面质量。因此在数据处理的第一步，就应除去那些误差大的噪声点和可能存在的失真点，通常有下面三种方法。 1.直观检查法通过图形