塑料模具加工基础识课件

第二章

点云稀释第二章

点云稀释目录第一节为什么要进行稀释第二节常用稀释方法第三节点云稀释实例目录第一节为什么要进行稀释第二节常用稀释方法第三节点云第一节为什么要进行稀释第一节为什么要进行稀释为什么要进行稀释在逆向工程中，通过三坐标测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合称之为点云。通常使用接触式三坐标测量机所测得的点云密度较小，称之为稀疏点云。而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪所测得的点云十分密集，可称之为密集点云。密集点云的数据量十分庞大，为了节省系统资源，一般在CAD建模前都会对其进行稀释处理。为什么要进行稀释在逆向工程中，通过三坐标测量仪器得到的产品外第二节常用稀释方法第二节常用稀释方法52.1均匀取样法均匀取样法是根据数据点的存储顺序，每隔(m-1)个数据点采集一个数据点，其他的数据点都被忽略，这里的m成为间隔(取样率)，如图所示。优点：可对平面或曲率变化较小的数据进行快速简化。缺点：容易丢失边界特征及曲率变化较大区域的信息。适用场合：仅适用于所测数据为平面或接近于平面的情况下使用。均匀取样法2.1均匀取样法均匀取样法是根据数据点的存储顺序，每隔(m62.2弦偏差取样法根据抽样定理，抽样点的疏密应随曲面曲率的变化而变化，曲率越大抽样点越密。针对实际情况，由于激光扫描获取的实物基本上是凸壳的，或者是多个凸壳的并集，且扫描的数据是一条条的数据线，这里可以用基于弦值的方法对数据进行初步的线压缩。原理如图所示计算出图中弦高D与弦长S的值，若弦高D小于设定的最大偏差值且弦长S小于最大跨距则删除点B。优点：弦偏差取样法能根据法矢的变化情况对数据进行精简，这是比均匀取样法优胜的地方。它可以满足计算效率较高，曲率变化较大区域的数据精度。缺点：对于曲率变化较小且较平滑区域的精度不能得到很好的保证。适用场合：因为弦值的高低与曲率有密切关系，这种筛选数据点的办法对于凸壳数据具有比较明显的筛选效果。弦偏差取样法2.2弦偏差取样法根据抽样定理，抽样点的疏密应随曲面曲率的7第三节点云稀释实例第三节点云稀释实例8点云稀释实例CATIA是法国DassaultSystem公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等行业。CATIA软件鼠标操作如图所示：CATIA软件鼠标操作点云稀释实例CATIA是法国DassaultSystem公93.1点云整体稀释首先新建一个CATIA的Part文件，如图所示。新建Part文件3.1点云整体稀释首先新建一个CATIA的Part文件，如103.1点云整体稀释点击软件菜单【开始】｜【形状】｜【DigitizedShapeEditor】进入数字化编辑器模块，如图所示。进入数字化编辑器模块3.1点云整体稀释点击软件菜单【开始】｜【形状】｜【Dig113.1点云整体稀释使用模块工具条中Import（输入）命令将点云数据cloud.stl导入至软件中，点击确定才可将数据加载，详细参数与结果见图所示。Import面板设置与导入结果3.1点云整体稀释使用模块工具条中Import（输入）命令123.1点云整体稀释点击工具条中filter（稀释）命令，弹出filter对话框，如图所示。默认稀释方式为Homogeneous（均匀稀释）。用鼠标点击点云，可知点的数量为927875。均匀稀释前点数量3.1点云整体稀释点击工具条中filter（稀释）命令，弹133.1点云整体稀释在Homogeneous（均匀稀释）数值框内输入1，点击应用查看稀释效果，稀释后的点数量已降为237695，如图所示。均匀稀释后点数量3.1点云整体稀释在Homogeneous（均匀稀释）数值143.1点云整体稀释稀释完毕不要关闭对话框，将视图放大并点击点云，会出现绿色的小球体，即为滤球，其半径为Homogeneous的数值。软件在稀释时，会保证相邻点之间的距离大于滤球半径，即在滤球范围的相邻点均被滤除。从逆向建模的需求出发，产品表面曲率越大、形状越复杂的地方，往往希望点云越密集，而在平缓的部位则相反，所谓“疏密有致”。显然，均匀稀释后的点云密度是均匀的，难以满足上述要求。因此，我们在实际项目中常常采用另一种稀释方式，即Adaptative（弦高稀释）。3.1点云整体稀释稀释完毕不要关闭对话框，将视图放大并点击153.1点云整体稀释重新点击filter命令，选择稀释方式为Adaptative（弦高稀释），点击点云，在Adaptative（弦高稀释）方式后的数值框内输入0.05，点击应用查看稀释效果，稀释完毕后点数量已降为222288，如图所示。弦高稀释后点数量3.1点云整体稀释重新点击filter命令，选择稀释方式为163.1点云整体稀释观察点云，我们可以看到，圆角等细节特征的区域点密度较高，而平缓一些的大面则密度较稀疏，如图所示。这种疏密有致的点云分布，能有效降低点的数量，使产品的外形更直观清晰，更符合逆向建模的需求。弦高稀释结果分析3.1点云整体稀释观察点云，我们可以看到，圆角等细节特征的173.1点云整体稀释需注意的是，在点云密度符合要求后，须进行若干步的确认操作，才能最终完成点云稀释。方法是：点选filter对话框下的Physicalremoval（物理移除），选项如图所示，点击确定，出现DigitizedShapeEditorConfirmation对话框，再点击“是”，完成数据整体稀释处理。稀释完成后，要对结果进行保存。建议另存为其它文件，以保留原始测量数据。物理移除选项确定3.1点云整体稀释需注意的是，在点云密度符合要求后，须进行183.2点云局部稀释与整体稀释相同，新建一个Part文件，并将点云数据cloud.stl使用Import（输入）命令导入。点击右侧工具条内Activate（活化点云）命令出现Activate对话框，具体参数如图所示。活化点云面板3.2点云局部稀释与整体稀释相同，新建一个Part文件，并193.2点云局部稀释点击点云，选择选取方式为Trap（套索），套索形状为Polygonal（多边形），在云体的显示范围内单击即可看到框选效果，随着鼠标的点击所出现的选取框始终都是封闭的环，如图所示。套索选取区域操作3.2点云局部稀释点击点云，选择选取方式为Trap（套索）203.2点云局部稀释双击鼠标左键完成区域点云的拾取，如图区域A。操作完毕后点击Activate面板右下的ValidateTrap选项确认套索按钮可选多个区域。区域A，B示意3.2点云局部稀释双击鼠标左键完成区域点云的拾取，如图区域213.2点云局部稀释点击对话框中确定后，当前空间只显示区域A的点云，这是因为在选取区域的取舍选项内我们选择了InsideTrap（套索内）。如果选择OutsideTrap（套索外）则当前空间只显示区域B，如图所示。套索取舍选项设置产生的结果3.2点云局部稀释点击对话框中确定后，当前空间只显示区域A223.2点云局部稀释结果可以通过Activate对话框中编辑对象的显示控制这一栏进行修改。ActivateAll按钮表示显示所有区域，而Swap按钮则表示在当前空间切换显示区域，如图所示。编辑对象显示控制3.2点云局部稀释结果可以通过Activate对话框中编辑233.2点云局部稀释使用工具条中的Remove（移除）命令去除当前显示区域，Remove对话