基于图元特征的工业CT图像与CAD模型的比对系统的研究与实现

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在当前工业产品结构日益复杂的情况下,经计算机辅助设计加工制造成型后的产品,其制造工艺评价的关键环节即为分析工件的制造误差。工业CT技术作为一种先进的无损检测技术,因可以在不损害物件结构的情况,对工件的内外结构进行准确的测量而得以广泛应用。本文在研究算法的基础上,提出了一种基于图元特征的配准方法,实现并开发了CT_CAD_Match软件系统该系统用于工业CT断层图像与二维CAD模型的误差对比分析。并实现了工业CT图像点云模型、矢量化模型与CAD模型的比对分析,采用对其误差分析结果进行彩色云状图显示,进而实现工件的制造误差分析。为了实现工业CT图像模型与CAD模型的比对,首先,将工业CT图像模型转换为矢量化模型与边缘轮廓点云模型,在矢量化过程中,本文提出了一种基于误差补偿空间矩算法的精确矢量化方法,其次,采用人机交互的方式,并结合最小包围盒的思想,选取参加配准的几何图元特征对,实现测试模型与CAD模型的配准。其配准过程分为两个方面:工业CT图像矢量化模型与CAD模型的配准、工业CT图像边缘轮廓点云模型与CAD模型的配准。前者的配准条件即选择配对的图元特征,后者的配准需在圈选点云的拟合图元特征基础上实现两者的配准。经配准以后,需计算工业CT图矢量化模型与CAD模型、工业CT图边缘轮廓模型与CAD模型之间的法向误差,前者在实现工业CT图像矢量化模型任意图元与CAD模型的图元特征配对的基础上,将矢量化模型图元特征离散为48或8个点并求其到CAD模型所对应图元的法向误差,后者采用最小临近原则实现工业CT图像任意边缘轮廓点云数据与CAD模型图元特征的配对,从而计算点到CAD模型的法向误差。最后,对其误差分析结果采用彩色云图进行显示并设定超差范围进行红色预警显示及其近似度的计算,进而实现对工件制造误差的分析功能。文中所提出的方法及其相关算法均在误差比对系统CT_CAD_Match中得到了实现。为了增强软件的人机交互性、友好性及其完善性,另外软件增加了DXF、PCG文件的读取、图像的放大、缩小、平移、误差文件的输出等辅助功能。
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