[发明专利]基于三角Bézier曲面的产品STL模型的光顺方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于三角Bézier曲面的产品STL模型的光顺方法，属于产品逆向工程领 域。

背景技术

产品实物型面经测量设备扫面得到散乱点云数据，点云数据三角网格化后生成STL模型， 该模型因快速灵活、拓扑适应能力强而被广泛应用快速成型领域，由于直接通过点云插值获 取的STL模型光顺性差，不能准确描述产品型面特征，研究STL模型光顺方法，对提高模型 精度与光顺性具有重要意义。

对现有技术检索发现，尹旺中等在学术期刊《机械科学与技术》2006，25(4)，P410-414 上发表的论文“基于三角面片法矢调整的三角网格模型光顺”中，根据邻域三角面片与当前 三角面片法矢夹角的变化率调整当前三角面片法矢，根据三角面片法矢调整模型顶点位置， 该方法可实现STL模型光顺处理，但难以有效保留STL模型细节特征，光顺后模型精度低。

平雪良等在学术期刊《计算机工程与应用》2006，42(2)，P58-60上发表的论文“一种保 持特征的三角网格光顺方法”中，通过识别模型特征，采用不同方法处理特征区域和非特征 区域的光顺，该方法可有效保留模型细节特征，但对模型的局部光顺效果较差。

聂军红等在学术期刊《机械科学与技术》2004，23(1)，P110-112上发表的论文“基于特 征修复的网格模型光顺算法研究”中，通过重复对模型中的三角面片法矢和网格进行非线性 调整，修复模型中的棱边等特征，但难以有效光顺曲率较大区域模型型面。

刘胜兰等在学术期刊《计算机学报》2004，27(1)，P79-84上发表的论文“主曲率均匀的 网格光顺”中，通过建立局部抛物二次曲面估算网格顶点主曲率，采用加权求平均思想求光 顺后顶点的曲率值，并调整网格顶点位置，该方法易扩大模型细节特征而导致模型变形。

综上所述，现有的产品STL模型光顺方法不能很好地实现产品STL模型的光顺处理，难 以有效保留模型细节特征，光顺后模型精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三角Bézier曲面的产品STL模型的光顺方法，以有效提 高产品STL模型精度和光顺性。其技术方案为：

基于三角Bézier曲面的产品STL模型的光顺方法，读取产品STL模型数据，以产品STL 模型数据中任意一个三角面片为目标三角面片，查询目标三角面片的邻域三角面片簇集，根 据邻域三角面片簇集内三角面片之间的法向矢量夹角对邻域三角面片簇集进行自适应分簇， 得到多个三角面簇，其特征在于在得到多个三角面簇的基础上步骤依次为：1)以每个三角面 簇的顶点坐标均值为顶点按照逆时针顺序构建三角面片，实现产品STL模型非均匀精简，得 到精简产品STL模型；2)计算精简产品STL模型中每个三角面片的法向矢量和面积，根据 三角面片的法向矢量和面积计算产品STL模型中所有顶点的法向矢量；3)根据精简产品STL 模型中的每个三角面片的顶点坐标和顶点法向矢量构造三次三角Bézier曲面片；4)将三次三 角Bézier曲面片升阶为五次三角Bézier曲面片，根据五次三角Bézier曲面片光顺拼接条件将 生成的五次三角Bézier曲面片逐个进行一阶几何连续拼接，实现五次三角Bézier曲面的光顺 处理，具体是：当多个三角Bézier曲面片进行光顺拼接时，控制顶点须同时满足两侧三角曲 面片的共面条件，为解决控制点约束几何条件冲突问题，首先，将目标三角Bézier曲面片与 相邻的一个三角Bézier曲面片进行一阶几何连续拼接；然后，取第二个相邻的三角Bézier曲 面片与目标三角Bézier曲面片进行一阶几何连续拼接，获取约束几何条件冲突的控制点，计 算该点的两侧平面交线，将控制点在交线上投影获取投影点，由于该投影点满足两侧平面的 共面条件，将该投影点作为三角Bézier曲面相应的控制点，实现三个三角Bézier曲面片的一 阶几何连续拼接；最后，取第三个相邻的三角Bézier曲面片与目标三角Bézier曲面片进行一 阶几何连续拼接，重新计算两个约束几何条件冲突的控制点，实现四个三角Bézier曲面片的 一阶几何连续拼接；5)根据离散层数N对五次三角Bézier曲面片进行均匀离散，得到产品 光顺的STL模型。