点云数据建立齿轮三维模型的方法研究.pdf

38 机械传动 2008年 文章编号：1004—2539(20嘴)04—0088—03 由离散点云数据建立齿轮三维模型的方法研究 潘海鹏 涛 韩 文 (景德镇陶瓷学院机电_亡程学院，江西景德镇333403) 陈 罗贤海 摘要反求工程是现代工业产品设计与加工的一种新方法。本文对反求工程中点云数据的获取方 法进行了分析，介绍了通过离散点云数据建立齿轮三维模型的过程，研究了对齿轮点云数据的预处理以 及曲面重构的方法。结合一个锥齿轮的反求实例，实现了由点云数据到齿轮实体模型的建立。 关键词反求工程齿轮曲面重构三维模型 会因测量对象和使用场合的不同产生明显的差异。物 引言 体表面的形状，系统的精度要求，零件的复杂程度、测 齿轮传动可用来传递任意两轴间的运动和动力， 量的速度要求等都是影响采用何种测量方式的因素。 它具有传递动力大、可靠性高、寿命长和传动效率高等 数字化测量技术 优点，是现代机械中应用最广的一种机械传动。在齿 非接触式 接触式 轮设计当中，由于齿轮齿面所具有的几何复杂性，使得 齿轮三维模型的建立成为一件费时和费力的工作，并 光学式l I声学式l I磁学式l l触发式ll连续式 且存在着一定的技术难度【lI。 三角法II轮廓投影法I|成像法 反求工程(ReveIse ErIgineedng)是对已有实物原型 进行数据测量、拟合、重构CAD模型、分析、改进设计、 图l常用数字化测量方法 实现新产品开发的一种工程手段，是近年发展起来的 接触式测量包括点位触发式数据采集和连续式数 消化、吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的 据采集两种。点位触发式数据采集，如普通三坐标测 组合。它以己有的产品或技术为研究对象，以现代设 量机测量，其采集速度较低，一般只适于零件的表面形 计理论、生产工程学、材料学、计量学和相关专业知识 状检测，或需要数据较少的表面数字化的场合；连续式 为基础，以解剖和掌握对象的关键形状和制造技术为 数据采集，如接触扫描测量，其采集速度较快，因而可 目的，最终实现对研究对象的认识、再现及创造性地开 用于采集较大规模的数据接触式测量。接触式测量都 发[2][3]2一。 是采用探头直接接触工件的表面，其测量精度与工件 充分利用反求工程的技术优势，通过仿真加工或 表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。由于接触式 实际齿面测量，得到齿面上的大量离散的点云数据，然 探头技术的发展已有几十年，其机械结构和电子系统 后通过对点云数据的处理进行曲面拟合，可以方便地 已相当成熟，故接触式测量方法具有精度较高，操作容 得到计算机及数控设备容易识别的齿轮三维模型。 易，抗干扰性好，成本低等特点。但它也存在一些缺 l点云数据的获取