專(zhuān)利名稱(chēng)：分析使用3d掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行反向工程時(shí)建模精度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案一般涉及CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))，更具體涉及在反向工程過(guò)程中測(cè)量精度損失。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)應(yīng)用程序被用于生成二維和三維對(duì)象的計(jì)算機(jī)模型，作為用于被建模的實(shí)際物理裝置生成過(guò)程的一部分。這些模型通常包括必須單獨(dú)設(shè)計(jì)的多個(gè)CAD部件體。CAD部件體是CAD應(yīng)用程序所使用的用于生成實(shí)體或薄片(厚度為零的開(kāi)放體)幾何圖形的計(jì)算模型。一旦設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)滿(mǎn)意，就可以使用CAD模型生成實(shí)際的物理裝置。
3D掃描通過(guò)收集代表被掃描三維對(duì)象形狀的高分辨率點(diǎn)來(lái)捕獲三維對(duì)象的物理幾何信息。3D掃描數(shù)據(jù)可以由一組點(diǎn)或致密三角形(或其他形狀的)網(wǎng)格代表，這些點(diǎn)或網(wǎng)格累積形成被掃描對(duì)象的模型。這種模型可以被分割成多個(gè)被稱(chēng)作區(qū)域的組。在網(wǎng)格模型中，區(qū)域是指網(wǎng)格區(qū)域，其是可以由用戶(hù)任意定義或可以由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)識(shí)別的一組三角形(或其他形狀的)面。計(jì)算機(jī)程序也可以被設(shè)計(jì)成通過(guò)估計(jì)和追蹤曲率信息來(lái)檢測(cè)和組合平面的、圓柱形的、球形的、錐形的、環(huán)形的或自由形式的網(wǎng)格區(qū)域。一旦捕獲了原始3D掃描數(shù)據(jù)，就可以將其轉(zhuǎn)換成CAD部件模型，以進(jìn)一步處理，從而復(fù)制或修改三維對(duì)象的設(shè)計(jì)。這種捕獲三維對(duì)象的3D掃描數(shù)據(jù)以將其提供給CAD應(yīng)用程序、從而可以復(fù)制或重新設(shè)計(jì)對(duì)象的過(guò)程被稱(chēng)作反向工程。
在反向工程過(guò)程中，存在兩種主要的可能性使初始掃描數(shù)據(jù)精度損失。第一種可能性可能在原始3D掃描數(shù)據(jù)的編輯過(guò)程中發(fā)生。3D掃描數(shù)據(jù)傾向于具有噪音，從而用戶(hù)需要對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行平滑化操作，以更容易地直接計(jì)算NC工具軌跡，構(gòu)建RP(快速原型技術(shù))模型或使CAD部件重新建模。然而，平滑化操作使掃描數(shù)據(jù)中的點(diǎn)移動(dòng)，結(jié)果與初始數(shù)據(jù)相比造成精度損失。造成精度損失的另一種類(lèi)型操作是抽取(或簡(jiǎn)化)。抽取是一種當(dāng)網(wǎng)格面代表更多平面(平坦)區(qū)域時(shí)，使用更大網(wǎng)格來(lái)降低網(wǎng)格面數(shù)量的方法。抽取也從初始掃描數(shù)據(jù)更改了點(diǎn)坐標(biāo)。
使初始掃描數(shù)據(jù)具有極大精度損失危險(xiǎn)的反向工程過(guò)程的第二部分是在復(fù)制原始3D掃描數(shù)據(jù)幾何形狀的CAD模型的設(shè)計(jì)過(guò)程中。CAD部件體由一組參數(shù)表面代表，而3D掃描數(shù)據(jù)由點(diǎn)或一組三角形(二次曲面的或其他形狀的)網(wǎng)格代表。其結(jié)果是，在原始3D掃描模型和反向工程的CAD模型之間總是存在差異。精度損失可以認(rèn)為是這兩種模型之間的偏差。理想情況是，用戶(hù)應(yīng)該能夠追蹤和管理從原始掃描數(shù)據(jù)編輯到CAD重新建模的整個(gè)反向工程過(guò)程中的精度損失。遺憾的是，精度損失的追蹤和管理不是容易的工作，因?yàn)槊慨?dāng)用戶(hù)編輯原始掃描數(shù)據(jù)和/或加入CAD特征時(shí)，用戶(hù)都需要檢查精度損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例為用戶(hù)提供一種測(cè)量由于使用3D掃描數(shù)據(jù)的反向工程過(guò)程造成的精度損失量的自動(dòng)有效方式。所述實(shí)施例提供了一種為用戶(hù)連續(xù)更新進(jìn)行反向工程過(guò)程對(duì)掃描數(shù)據(jù)精度影響的機(jī)制。本發(fā)明打開(kāi)原始3D掃描數(shù)據(jù)，從而用戶(hù)可以開(kāi)始掃描數(shù)據(jù)編輯或CAD重新建模。用戶(hù)可以設(shè)置控制總?cè)莶?、容許誤差量的參數(shù)。容差表明初始的原始掃描數(shù)據(jù)和最終反向工程的CAD模型或編輯的掃描數(shù)據(jù)之間的最大距離偏差。此外，用戶(hù)可以選擇表示關(guān)于模型的誤差分布的圖形顯示方式，如使用顏色圖和觸須圖。通過(guò)在用戶(hù)所規(guī)定的關(guān)于模型的誤差顯示上表示損失，本發(fā)明自動(dòng)地為用戶(hù)更新精度損失信息。誤差可以在編輯/建模命令完成之后或在預(yù)覽命令過(guò)程中呈現(xiàn)給用戶(hù)。精度分析工具自動(dòng)地顯示精度損失超過(guò)用戶(hù)所規(guī)定顏色中的總?cè)莶畹膮^(qū)域。誤差顯示以圖形通知用戶(hù)不希望的編輯或建模參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種分析當(dāng)處理3D掃描數(shù)據(jù)時(shí)3D建模精度的方法，包括提供用來(lái)形成代表三維對(duì)象形狀的模型的3D掃描數(shù)據(jù)集合。還提供用來(lái)使從所述3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模的CAD系統(tǒng)。所述方法選擇被設(shè)計(jì)用來(lái)處理至少部分所述3D掃描數(shù)據(jù)或至少部分所述CAD部件體的操作。所述方法還測(cè)定由于所選操作造成的精度損失量度。將由于所選操作造成的所述精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種分析當(dāng)處理3D掃描數(shù)據(jù)時(shí)3D建模精度的系統(tǒng)，包括用來(lái)形成代表三維對(duì)象形狀的模型的3D掃描數(shù)據(jù)的集合。所述系統(tǒng)還包括用來(lái)使從所述3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模的CAD應(yīng)用程序。此外，用戶(hù)界面能夠選擇操作。所述可選擇的操作是掃描數(shù)據(jù)編輯操作或CAD重新建模操作。所述系統(tǒng)還包括精度分析工具，所述精度分析工具測(cè)量由于所選操作造成的精度損失。


本發(fā)明由所附權(quán)利要求中的特征來(lái)限定。參考下面結(jié)合附圖所作的說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1示出適于實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)境；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的順序步驟的流程圖，用于測(cè)量3D掃描數(shù)據(jù)中的精度損失；圖3A示出初始掃描數(shù)據(jù)；圖3B示出抽取后圖3A的掃描數(shù)據(jù)；圖3C示出使用精度分析工具測(cè)定的偏差計(jì)算；圖4A示出偏差公差值的設(shè)置；圖4B示出抽取操作應(yīng)用于在顯示給用戶(hù)的公差設(shè)置之外的區(qū)域；
圖5示出在對(duì)模型應(yīng)用大大超過(guò)公差設(shè)置的操作之后生成的誤差結(jié)果；圖6示出用于追蹤曲率精度的本發(fā)明的用戶(hù)界面；圖7A和圖7B示出使用在網(wǎng)格上繪制的曲線(xiàn)公差設(shè)置來(lái)顯示曲率精度信息；圖8示出具有扭轉(zhuǎn)顏色圖的空間曲線(xiàn)；圖9示出用于追蹤相離端精度的用戶(hù)界面；圖10示出使用精度分析工具執(zhí)行的環(huán)境制圖；圖11A-11C示出追蹤C(jī)AD重新建模命令(自動(dòng)生成表面)的精度；圖12A和圖12B示出關(guān)于掃描數(shù)據(jù)繪制的曲線(xiàn)偏差值；圖13A-13C示出從掃描數(shù)據(jù)生成的CAD實(shí)體的精度信息；圖14A-14C示出使用優(yōu)化過(guò)程調(diào)節(jié)圖13A-13C的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例使用3D掃描數(shù)據(jù)為執(zhí)行反向工程的用戶(hù)提供精度損失信息。精度損失信息表明掃描數(shù)據(jù)編輯操作或CAD重新建模操作對(duì)3D掃描數(shù)據(jù)的影響。精度損失表明在選擇的參考3D掃描數(shù)據(jù)(例如初始掃描數(shù)據(jù)或修改之前3D掃描數(shù)據(jù)的在先狀態(tài))與修改的原始3D掃描數(shù)據(jù)或3D掃描數(shù)據(jù)的衍生體如表面或?qū)嶓w之間的距離偏差。向用戶(hù)通知已被掃描數(shù)據(jù)編輯或CAD重新建模操作引起或?qū)⒈黄湟鸬膮⒖紥呙钄?shù)據(jù)變化。在一種實(shí)施中，在提出的操作完成之前，該操作的效果在預(yù)覽窗格中呈現(xiàn)給用戶(hù)。
圖1示出適于實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)境。計(jì)算設(shè)備2包括被掃描三維對(duì)象的原始3D掃描數(shù)據(jù)4的集合?？梢詮呐c計(jì)算設(shè)備2通訊的三維掃描儀3收集原始3D掃描數(shù)據(jù)4，或者可以是存儲(chǔ)的掃描數(shù)據(jù)集合。計(jì)算設(shè)備2還是精度分析工具5和CAD應(yīng)用程序6的主機(jī)。計(jì)算設(shè)備2可以是工作站、服務(wù)器、膝上型電腦、大型計(jì)算機(jī)、PDA、一起操作的設(shè)備群組、虛擬設(shè)備或能夠支持精度分析工具5和CAD應(yīng)用程序6的另一種計(jì)算設(shè)備。用軟件執(zhí)行精度分析工具5，并識(shí)別由于使用3D掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行的所選操作造成的精度損失量。精度分析工具5可以作為一種或多種處理、線(xiàn)程、任務(wù)、應(yīng)用插件、獨(dú)立應(yīng)用程序或其他可執(zhí)行處理來(lái)執(zhí)行。在本發(fā)明的一種實(shí)施中，精度分析工具5與CAD應(yīng)用程序6集成為一個(gè)工具。在另一種實(shí)施中，精度分析工具5與CAD應(yīng)用程序6通訊，但不是CAD應(yīng)用程序的一部分。CAD應(yīng)用程序6可以包括或可以存取至少一種CAD重新建模操作8和至少一種掃描數(shù)據(jù)編輯應(yīng)用程序10。下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明CAD重新建模操作8和掃描數(shù)據(jù)編輯操作10。
原始掃描數(shù)據(jù)4是代表被掃描三維對(duì)象形狀的三維高分辨率點(diǎn)的集合。在一種實(shí)施中，原始掃描數(shù)據(jù)4是一組三角形網(wǎng)格，但使用其他形式的掃描數(shù)據(jù)也被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，原始掃描數(shù)據(jù)4可以是點(diǎn)、三角形網(wǎng)格、四邊形網(wǎng)格、四面體網(wǎng)格或六面體網(wǎng)格。網(wǎng)格組一起形成代表被掃描三維對(duì)象表面的網(wǎng)格模型?？蛇x擇地，原始掃描數(shù)據(jù)可以形成代表被掃描三維對(duì)象表面的點(diǎn)云模型。模型12可以具有一個(gè)或多個(gè)區(qū)域14、16和18。精度分析工具5在顯示器30上生成GUI32，GUI32能夠使用戶(hù)20追蹤由于CAD重新建模操作8或掃描數(shù)據(jù)編輯操作10的性能造成的不同類(lèi)型的精度度量。精度分析工具5將初始的原始掃描數(shù)據(jù)4與從下述操作得到的值作比較，并識(shí)別由于操作性能造成的變化量。將相對(duì)于初始掃描數(shù)據(jù)的值計(jì)算出的精度損失顯示給用戶(hù)。用戶(hù)可以基于所顯示的信息通過(guò)GUI32或另一種機(jī)制輸入額外命令。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的順序步驟的流程圖，用于測(cè)量與CAD重新建模或掃描數(shù)據(jù)編輯操作相關(guān)的3D掃描數(shù)據(jù)中的精度損失。所述順序步驟從提供用來(lái)形成代表三維對(duì)象的模型12的原始3D掃描數(shù)據(jù)4的集合開(kāi)始(步驟110)?？梢跃驮趫?zhí)行CAD重新建模操作8或掃描數(shù)據(jù)編輯操作10之前收集原始3D掃描數(shù)據(jù)4。可選擇地，原始3D掃描數(shù)據(jù)可以是預(yù)先存儲(chǔ)的掃描數(shù)據(jù)。精度分析工具5在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間中存儲(chǔ)初始3D掃描數(shù)據(jù)(或在臨時(shí)文件中高速緩沖存儲(chǔ)數(shù)據(jù))。還提供CAD應(yīng)用程序6(步驟112)，其用于使從3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模。用戶(hù)選擇被設(shè)計(jì)用來(lái)處理部分3D掃描數(shù)據(jù)或部分CAD部件體的操作(步驟114)。所述操作可以是CAD重新建模操作8或掃描數(shù)據(jù)編輯操作10。提供GUI32，其允許用戶(hù)20設(shè)定總誤差容許值(容許誤差量)、誤差類(lèi)型和控制怎樣通知用戶(hù)關(guān)于誤差信息的誤差顯示方法。精度分析工具5測(cè)量由于所選操作造成的精度損失(步驟116)。然后，精度分析工具5以圖形將精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)(步驟118)。結(jié)果可以在執(zhí)行操作之前在圖形用戶(hù)界面的預(yù)覽窗格中提供給用戶(hù)。可選擇地，精度損失結(jié)果可以在完成操作之后通過(guò)圖形用戶(hù)界面呈現(xiàn)給用戶(hù)。然后，精度分析工具5可以從用戶(hù)接收所需動(dòng)作過(guò)程的確認(rèn)，例如繼續(xù)操作、調(diào)節(jié)操作或放棄操作。下面進(jìn)一步討論響應(yīng)于精度損失量度的顯示對(duì)用戶(hù)呈現(xiàn)精度損失量度和可用選項(xiàng)的方式。
在一個(gè)實(shí)施例中，精度分析工具5允許用戶(hù)追蹤由于對(duì)掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行的掃描數(shù)據(jù)編輯操作的性能引起的精度損失。當(dāng)用戶(hù)執(zhí)行可以移動(dòng)初始點(diǎn)坐標(biāo)的命令時(shí)，精度分析工具5分析該操作。GUI32可以包括命令對(duì)話(huà)窗口，其中圖形預(yù)覽命令允許用戶(hù)在命令執(zhí)行之前預(yù)覽命令的預(yù)期結(jié)果。當(dāng)預(yù)覽結(jié)果時(shí)，用戶(hù)也可以預(yù)覽由于命令性能造成的精度損失。精度損失可由誤差圖顯示，并且用戶(hù)可以調(diào)節(jié)參數(shù)以最小化精度損失。在一個(gè)實(shí)施例中，精度分析工具5自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)。誤差圖可以是多種形式，并可以包括“熱圖”或使用色譜代表結(jié)果中不同值的其他顏色圖。
圖3A-3C示出精度分析工具5的使用。圖3A示出形成代表三維對(duì)象計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的點(diǎn)云模型300的初始掃描數(shù)據(jù)。點(diǎn)云模型300包括許多小多邊形(在圖示例子中是三角形)310。圖3B示出通過(guò)執(zhí)行抽取/簡(jiǎn)化操作將許多小多邊形(在圖示例子中是三角形)組合成少數(shù)較大多邊形(在圖示例子中是三角形)320而修改后的點(diǎn)云模型300的掃描數(shù)據(jù)。圖3C表明精度分析工具5提供的偏差分析。偏差分析為用戶(hù)提供表明圖3A示出的初始/起始掃描數(shù)據(jù)和圖3B示出的修改后點(diǎn)云之間變化的誤差圖。誤差圖可以包括為對(duì)于模型不同區(qū)域測(cè)定的偏差量或其他精度損失提供指標(biāo)的導(dǎo)向圖335。例如，在圖3C中，顯示的偏差量為0.00～0.03022mm。在圖3C中，誤差圖表明通過(guò)將模型不同區(qū)域的顯示圖案從代表沒(méi)有精度損失的實(shí)黑330改變?yōu)榇碜畲笃?偏差至少0.03022)的斜陰影線(xiàn)340的精度損失值?？梢岳斫?，誤差圖也可以使用顏色和色譜來(lái)代替使用不同圖案而傳遞信息。
可以使用各種方法計(jì)算偏差。最簡(jiǎn)單的方法從參考網(wǎng)格/模型和每個(gè)多邊形起作用，找到其他網(wǎng)格/模型的最近的多邊形中心、邊緣或頂點(diǎn)。距離結(jié)果代表偏差。更復(fù)雜的方法以每個(gè)多邊形為基礎(chǔ)起作用，其中確定多邊形的法向，搜索法向上其他網(wǎng)格/模型中最近的多邊形，距離結(jié)果代表偏差。
圖4A-4B示出具有公差范圍的本發(fā)明精度分析工具5的使用。圖4A示出可用于測(cè)定使用3D掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行的所選操作的精度損失量度的示例性用戶(hù)界面400。用戶(hù)界面400可以允許用戶(hù)選擇由精度分析工具5測(cè)定的精度損失類(lèi)型。例如，用戶(hù)界面400可以允許用戶(hù)請(qǐng)求精度分析工具5追蹤由于所選操作造成的曲率402、偏差404、相離端406、環(huán)境制圖408、頂點(diǎn)平衡410和扭轉(zhuǎn)412的量。換句話(huà)說(shuō)，精度分析工具5測(cè)定起始掃描數(shù)據(jù)和修改的掃描數(shù)據(jù)之間發(fā)生/將發(fā)生的每種類(lèi)型精度量度的精度損失。在圖4A中，已經(jīng)選擇了偏差404。
圖形用戶(hù)界面400還包括可以由用戶(hù)選擇和/或調(diào)節(jié)的公差參數(shù)420，公差參數(shù)表明在出現(xiàn)問(wèn)題之前測(cè)量可以從基線(xiàn)讀數(shù)變化多少。公差參數(shù)可以表達(dá)為低422參數(shù)和高424參數(shù)之間的范圍。通過(guò)圖示顯示顏色或圖案426，可以表達(dá)各模型區(qū)域中超出所示范圍的測(cè)量。
在圖4A中，在執(zhí)行抽取操作(用戶(hù)所選操作)之前，沒(méi)有頂點(diǎn)變化，因此各處偏差(相對(duì)于初始)為0。公差設(shè)置為[-0.005，0.005]，這些公差顯示在圖示的指標(biāo)條440上，作為白色背景442上的點(diǎn)?？梢岳斫?，指標(biāo)條440也可以使用顏色或另一種形式來(lái)代替圖案。圖形用戶(hù)界面400顯示出完全是白色背景上的點(diǎn)的模型430，因?yàn)楦魈幤罹鶠?(因此在公差之內(nèi))。
掃描數(shù)據(jù)編輯命令(網(wǎng)格編輯命令)‘抽取’的應(yīng)用影響網(wǎng)格，因此精度分析工具追蹤初始/起始掃描數(shù)據(jù)的變化。如圖4B所示，在用不同圖案圖示的一些區(qū)域450中，現(xiàn)在抽取的網(wǎng)格在公差之外。盡管大部分模型保持在白色背景上保持初始點(diǎn)，但是其他圖案的大斑點(diǎn)表明存在一些公差之外的區(qū)域。公差之外的區(qū)域在指標(biāo)條440上制成所示的適合圖案。這些圖形變化用作警報(bào)，表明掃描數(shù)據(jù)編輯處理在一些區(qū)域中造成了在預(yù)定公差[-0.005，0.005]之外的偏差。
在一個(gè)實(shí)施例中，允許用戶(hù)選擇表明公差范圍的選項(xiàng)。顯示的公差改變了偏差的顏色圖(或使用的其他類(lèi)型標(biāo)記)或其他選擇的類(lèi)型(傾斜的曲率，扭轉(zhuǎn)等)。其不影響公差，僅影響顯示方法。用戶(hù)也具有改變其他公差設(shè)置的能力，并在適于特定的掃描數(shù)據(jù)編輯階段時(shí)，可以進(jìn)行選擇以監(jiān)測(cè)從掃描數(shù)據(jù)計(jì)算的其他量度如曲率、偏差、頂點(diǎn)平衡等。例如，圖5示出模型500，用戶(hù)所選的平滑化功能已施加于其上，從而嚴(yán)重變形。平滑化操作的效果在于，模型的所有點(diǎn)現(xiàn)在都遠(yuǎn)離公差，因此模型在指標(biāo)條502上制成其圖案，深色斜線(xiàn)圖案504。在變化實(shí)施例中，也可以使用顏色或其他標(biāo)記代替圖案，以指示公差之外的區(qū)域。
精度分析工具5可以顯示由于使用3D掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行的用戶(hù)所選定的(或程序化選定的)操作造成的精度損失。精度分析工具5表明多種類(lèi)型掃描數(shù)據(jù)編輯操作的偏差(或掃描數(shù)據(jù)指示的其他量度如曲率)。示例性?huà)呙钄?shù)據(jù)編輯操作包括抽取、細(xì)分、平滑化、清除、重構(gòu)網(wǎng)格、除去特征、填孔、邊界平滑化等。指標(biāo)圖如顏色圖被應(yīng)用到模型，以表明測(cè)定的偏差(或其他量度)的量。如果已經(jīng)選擇了表明公差范圍的設(shè)置，那么預(yù)設(shè)置的公差范圍內(nèi)的偏差(或另一種量度)以公差顏色、圖案或其他標(biāo)記給出。當(dāng)顯示的模型未被顯示而沒(méi)有與公差顏色、圖案或其他標(biāo)記匹配時(shí)，顯示器用作可視的警報(bào)，表明部分模型在公差之外。
細(xì)分將一個(gè)多邊形拆分成多個(gè)多邊形，并且與抽取相反。最簡(jiǎn)單形式的平滑化著眼于模型的小區(qū)域(例如在網(wǎng)格模型中，對(duì)于總共四個(gè)三角形而言，被三個(gè)三角形包圍的一個(gè)三角形)，并基于包圍的三角形平均中央三角形的位置和尺寸。平滑化除去網(wǎng)格中的高頻噪音和高頻波。清除指網(wǎng)格中的誤差。誤差包括不匹配的邊緣、交叉多邊形面或不是一對(duì)一的邊緣。清除是一種自動(dòng)處理?？滋畛渥R(shí)別邊界多邊形邊緣，并穿過(guò)孔或基于曲率或基于曲率和平孔填充的組合將孔填平。重構(gòu)網(wǎng)格改組多邊形的頂點(diǎn)，使得三角形在形狀(等邊)和尺寸上平衡。除去特征除去標(biāo)記或從多邊形數(shù)據(jù)自動(dòng)在掃描板上記下的其他特征。精度分析工具也可以使用測(cè)定的公差之外的信息，通知用戶(hù)網(wǎng)格在公差之外。這種通知可以通過(guò)對(duì)話(huà)框、彈出菜單、列表或其他方式實(shí)現(xiàn)。
用戶(hù)和/或精度分析工具5可以使用通過(guò)精度分析工具測(cè)定的偏差信息來(lái)調(diào)節(jié)掃描數(shù)據(jù)編輯控制器和參數(shù)，從而使由于執(zhí)行所需的掃描數(shù)據(jù)編輯功能造成的精度損失最小化。這些參數(shù)調(diào)節(jié)可以自動(dòng)或手動(dòng)選擇。例如，軟件可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)抽取參數(shù)，以使抽取效果最大化(較小的數(shù)據(jù)尺寸)，同時(shí)維持整個(gè)模型中的公差(整個(gè)模型偏差或區(qū)域性偏差)，從而使偏差不會(huì)超過(guò)公差。
在調(diào)節(jié)掃描數(shù)據(jù)編輯參數(shù)的一個(gè)例子中，用戶(hù)可能需要相當(dāng)小的目標(biāo)多邊形計(jì)數(shù)?？梢詰?yīng)用X水平平滑化除去高頻噪音?？梢詰?yīng)用Y水平抽取降低多邊形計(jì)數(shù)。用戶(hù)可能希望維持水平ZZ精度(公差之內(nèi)的分?jǐn)?shù)(即100％))。用戶(hù)可以定義作為X&Y函數(shù)的變量DATA VALUE(數(shù)據(jù)值)。用戶(hù)可能需要最少量的多邊形，同時(shí)增大平滑化的量。因此，用戶(hù)可以通過(guò)使用公差約束ZZ來(lái)調(diào)節(jié)X&Y以試圖使DATA VALUE最大化。僅使用1個(gè)操作，即平滑化，可以觀(guān)察到該例子的更簡(jiǎn)單形式。DATAVALUE變?yōu)閄，因此用戶(hù)將試圖執(zhí)行盡可能多的平滑化操作，同時(shí)維持在公差約束ZZ之內(nèi)。
如上所述，除了偏差之外，其他類(lèi)型的精度測(cè)量也可以通過(guò)精度分析工具5測(cè)定?？梢酝ㄟ^(guò)精度分析工具5測(cè)定的示例性額外類(lèi)型的精度測(cè)量包括曲率、環(huán)境制圖、頂點(diǎn)平衡和扭轉(zhuǎn)。
網(wǎng)格/表面和曲線(xiàn)的曲率是可計(jì)算的。對(duì)于網(wǎng)格/表面，其基本上是網(wǎng)格的二階離散空間導(dǎo)數(shù)或表面的二階連續(xù)空間導(dǎo)數(shù)。對(duì)于曲線(xiàn)，其是曲線(xiàn)的二階連續(xù)曲線(xiàn)導(dǎo)數(shù)。離散和連續(xù)之間的區(qū)別在于，曲線(xiàn)(內(nèi)插的/樣條)和表面是數(shù)學(xué)表示的。除了每個(gè)多邊形是三角形并是平的外，網(wǎng)格沒(méi)有數(shù)學(xué)表示。表面的數(shù)學(xué)表示指精度分析工具5可以評(píng)價(jià)網(wǎng)格的連續(xù)一階、二階等導(dǎo)數(shù)。與離散相反，這些是連續(xù)的。為測(cè)定網(wǎng)格的曲率，精度分析工具5采樣幾個(gè)多邊形。然后將樣本換算成代表局部網(wǎng)格區(qū)域的曲率量度。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)定由所選操作造成的偏差量時(shí)，曲率的用戶(hù)界面幾乎與上述用戶(hù)界面相同。用戶(hù)可以設(shè)置容許曲率公差，并且依據(jù)曲率公差設(shè)置應(yīng)用顏色圖(或其他類(lèi)型的標(biāo)記/誤差圖)。曲率可以在模型上顯示?？梢赃x擇與針對(duì)偏差所討論的那些相似的公差參數(shù)，并影響模型上顯示的顏色或其他類(lèi)型的標(biāo)記。
圖6示出由精度分析工具5生成的示例性用戶(hù)界面600，其能夠使用戶(hù)通過(guò)選擇公差范圍602追蹤曲率精度。圖7A和圖7B示出應(yīng)用在曲線(xiàn)上的曲率。圖7A示出在網(wǎng)格700上繪制的曲線(xiàn)702。圖7B表明已經(jīng)由用戶(hù)在用戶(hù)界面710中選擇的曲率712以及一些公差設(shè)置714。模型視圖720反映了曲率在公差[-10，10.0000]之內(nèi)的地方(圓形區(qū)域725)?？梢岳斫猓部梢允褂妙伾甘颈粶y(cè)定在規(guī)定公差范圍之內(nèi)的區(qū)域。
用戶(hù)也可以使用精度分析工具5設(shè)置曲線(xiàn)上的扭轉(zhuǎn)公差。扭轉(zhuǎn)是曲線(xiàn)的一種數(shù)學(xué)特性，并以曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)“方向”在曲線(xiàn)周?chē)奈恢米兓嗌賮?lái)量化。扭轉(zhuǎn)可以被定義為“空間曲線(xiàn)的密切平面變化率。對(duì)于右旋曲線(xiàn)而言扭轉(zhuǎn)τ是正值，對(duì)于左旋曲線(xiàn)而言是負(fù)值。當(dāng)且僅當(dāng)τ＝0時(shí)，具有κ＜＞0曲率的曲線(xiàn)是平面的”(From Mathworld，http://mathworld.wolfram.com/Torsion.html)。螺旋有許多扭轉(zhuǎn)，因?yàn)槁菪啦辉谝粋€(gè)平面上。圖8示出具有扭轉(zhuǎn)圖案圖800的空間曲線(xiàn)。應(yīng)用到曲線(xiàn)上的扭轉(zhuǎn)公差參數(shù)其行為與應(yīng)用到曲線(xiàn)上的曲率相同。與樣條或內(nèi)插曲線(xiàn)的偏差計(jì)算相似，通過(guò)將曲線(xiàn)拆分成許多部分并計(jì)算較小部分中的曲率或扭轉(zhuǎn)，來(lái)計(jì)算樣條或內(nèi)插曲線(xiàn)的曲率和扭轉(zhuǎn)計(jì)算。曲線(xiàn)拆分的越多，需要的曲率和扭轉(zhuǎn)計(jì)算越多。
在另一個(gè)實(shí)施例中，精度分析工具5也可用于識(shí)別曲線(xiàn)的相離端。如果曲線(xiàn)沒(méi)有相接，那么它們是相離的。圖9示出精度分析工具識(shí)別相離曲線(xiàn)端的使用。提供圖形用戶(hù)界面900，其中用戶(hù)已經(jīng)選擇了“相離端”命令902并提供了容許公差904。精度分析工具5測(cè)定并識(shí)別公差906之內(nèi)的曲線(xiàn)端點(diǎn)。如果有許多曲線(xiàn)和端點(diǎn)極為接近(但仍相離)，那么這種功能是特別有用的。
精度分析工具5也可用于測(cè)量CAD模型中的連續(xù)性。連續(xù)性測(cè)量相鄰表面的鄰近邊界邊緣之間的位置或切向量偏差。用戶(hù)可以從提供的用戶(hù)界面選擇位置(G0連續(xù)性)和/或相切(G1連續(xù)性)方法。
圖10示出精度分析工具5執(zhí)行環(huán)境制圖的使用。環(huán)境制圖將表面置于虛擬環(huán)境(如帶有條紋的空間)中，并觀(guān)察空間中表面1000的反射。由于表面是連續(xù)和數(shù)學(xué)表示的，因此線(xiàn)的反射是連續(xù)的，但不總是極平滑的。公差設(shè)置在環(huán)境制圖中不適用。條紋不平滑的區(qū)域表明缺少精度。在表面已經(jīng)生成之后適用環(huán)境制圖，因此在精度分析的CAD/表面重新設(shè)計(jì)階段中最適用。
如上所述，精度分析工具5可以測(cè)定網(wǎng)格或其他類(lèi)型的模型如點(diǎn)云模型上的偏差。這種操作比較在整個(gè)模型周?chē)鷱囊粋€(gè)模型到另一種模型的距離(作為所選操作的結(jié)果生成)，以識(shí)別偏差。此外，本發(fā)明可以計(jì)算由后續(xù)操作造成的或在模型的當(dāng)前狀態(tài)和指定的“初始”或“參考”模型之間的偏差。

執(zhí)行抽取命令和生成/預(yù)覽當(dāng)前狀態(tài)(模型狀態(tài)4)之后，用戶(hù)可以使用精度分析工具5分析模型的當(dāng)前狀態(tài)與模型的最后/在先狀態(tài)(模型狀態(tài)3)或“參考”狀態(tài)(模型狀態(tài)1)之間的偏差。
精度分析工具5也可以提供允許用戶(hù)改變指定參考狀態(tài)的圖形用戶(hù)界面。用戶(hù)可以指定模型狀態(tài)2成為參考狀態(tài)。這種指定將模型狀態(tài)2的數(shù)據(jù)置于存儲(chǔ)器中，從而可以計(jì)算偏差。

在當(dāng)前狀態(tài)中，現(xiàn)在用戶(hù)可以分析最后/在先狀態(tài)(模型狀態(tài)3)或參考狀態(tài)(模型狀態(tài)2)之間的偏差。
本發(fā)明的實(shí)施例還可用于追蹤由CAD重新建模操作性能造成的精度損失。當(dāng)用戶(hù)執(zhí)行任何CAD建模命令時(shí)，適用精度分析工具5。在一個(gè)實(shí)施例中，命令對(duì)話(huà)窗口提供圖形預(yù)覽命令，允許用戶(hù)預(yù)覽命令結(jié)果。當(dāng)預(yù)覽結(jié)果時(shí)，用戶(hù)也可以預(yù)覽由誤差圖所示的精度損失，并且用戶(hù)可以調(diào)節(jié)參數(shù)以使精度損失最小化。也可以在沒(méi)有用戶(hù)干預(yù)下程序化地調(diào)節(jié)參數(shù)。CAD重新建模操作中的精度損失是初始3D掃描數(shù)據(jù)和反向工程的CAD部件之間的距離偏差。
圖11A-11C示范了具有CAD重新建模操作的精度分析工具5的使用。當(dāng)執(zhí)行自動(dòng)生成表面命令時(shí)，在整個(gè)模型周?chē)鷶M合出表面。圖11A表明起始模型1100，圖11B表明執(zhí)行自動(dòng)生成表面命令之后的模型1110。自動(dòng)生成表面命令通過(guò)使表面/模型誤差最小化自動(dòng)生成與模型適合的表面。表面具有位置匹配和相切匹配。圖11C表明精度分析工具5生成的顯示，用于識(shí)別在表面和起始模型之間超過(guò)所示公差的偏差區(qū)域1120。所示例子中的公差圖案是黑色背景上的白點(diǎn)。其他圖案表明，對(duì)于那些圖案化的區(qū)域，表面偏差已經(jīng)超過(guò)用戶(hù)所選公差(即[-0.005，0.005])。使用各種方法，通過(guò)精度分析工具5可以計(jì)算由于CAD重新建模操作造成的偏差。對(duì)于掃描數(shù)據(jù)編輯技術(shù)，與上述技術(shù)相似，在一個(gè)方法中，精度分析工具5可以從參考模型、每個(gè)多邊形中找到其他模型的最近的多邊形中心、邊緣或頂點(diǎn)。這是測(cè)定的偏差值。在另一個(gè)方法中，通過(guò)確定多邊形的法向，可以計(jì)算每個(gè)多邊形的偏差。然后，精度分析工具搜索該方向上其他模型中最近的多邊形。這是測(cè)定的偏差值。
CAD重新建模中的另一種常用操作是布置/繪制關(guān)于掃描數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)。本發(fā)明可以相似方式從初始掃描數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)偏差。內(nèi)插曲線(xiàn)1200示于圖12A。其也被稱(chēng)作樣條。樣條是固有平滑的，并且僅需要控制點(diǎn)(和端部條件)就能生成。需要8個(gè)輸入點(diǎn)生成所示的曲線(xiàn)1200。繪制的曲線(xiàn)偏離掃描數(shù)據(jù)，并且這種偏差被識(shí)別作為由圖12B所示的圖案條。如果指定公差范圍(即[-0.01，0.01])并且打開(kāi)復(fù)選框的“顯示公差范圍”，那么用戶(hù)能夠預(yù)期到該曲線(xiàn)的一部分在公差1210之內(nèi)，因此適當(dāng)?shù)貓D案化(黑色背景上的白點(diǎn))。
曲線(xiàn)偏差沿曲線(xiàn)的局部量度。曲線(xiàn)拆分成許多小部分，并計(jì)算偏差。執(zhí)行操作將曲線(xiàn)拆分成比初始8個(gè)插值點(diǎn)更多的部分。因此，存在許多偏差分析點(diǎn)。通過(guò)曲線(xiàn)(被計(jì)算偏差的曲線(xiàn)部分)和網(wǎng)格/點(diǎn)云模型之間最近的距離計(jì)算曲線(xiàn)偏差。
圖13A-13C表明具有CAD部分的精度分析工具的使用，圖14A-14C表明調(diào)節(jié)CAD參數(shù)以使精度損失最小化的過(guò)程。CAD實(shí)體模型相對(duì)于初始/起始掃描數(shù)據(jù)的偏差經(jīng)常相當(dāng)大。圖13A示出初始/起始掃描數(shù)據(jù)1300，圖13B表明基于掃描數(shù)據(jù)生成的實(shí)體模型1310。圖13C表明可以通過(guò)本發(fā)明的精度分析工具5生成的圖示誤差圖1320，用于表明初始掃描數(shù)據(jù)1300和實(shí)體模型1310之間的偏差。
精度分析工具5可以執(zhí)行優(yōu)化過(guò)程，如誤差-最小化過(guò)程，以調(diào)節(jié)CAD實(shí)體1310的參數(shù)(例如，如圖14A所示，拉伸用的草圖輪廓1400的高度、寬度和位置)。調(diào)節(jié)尺寸，以使總誤差最小化，并對(duì)于CAD模型采用最佳參數(shù)。優(yōu)化過(guò)程生成新的實(shí)體模型1410(圖14B)，其總偏差下降到圖14C中所示的1420。
基于精度分析工具5提供的當(dāng)前數(shù)據(jù)在公差之外的可視指示或其他標(biāo)記，可以執(zhí)行計(jì)算密集型誤差-最小化過(guò)程。精度分析工具5可以表明誤差-最小化過(guò)程的效果。誤差-最小化過(guò)程可以使用軟件執(zhí)行或手動(dòng)執(zhí)行，以調(diào)節(jié)參數(shù)使精度損失最小化。為最小化總偏差而調(diào)節(jié)尺寸是多種選項(xiàng)之一。例如，用戶(hù)可以選擇調(diào)節(jié)CAD參數(shù)，以使所選定的一個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)模型的誤差最小化。
與用戶(hù)通過(guò)在約束ZZ之內(nèi)修改X&Y以試圖使變量CAD VALUE(CAD值)最大化的上述掃描數(shù)據(jù)編輯技術(shù)相似，通過(guò)調(diào)節(jié)模型的參數(shù)，用戶(hù)可以對(duì)CAD重新建模操作的精度執(zhí)行相似的最大化(或使誤差最小化)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中1)用戶(hù)使用基本草圖產(chǎn)生拉伸。用戶(hù)調(diào)用矩形X&Y的尺寸，拉伸距離Z；X，Y&Z是矩形盒的寬度、深度和高度。它們是模型的參數(shù)。
2)用戶(hù)固有地增強(qiáng)草圖線(xiàn)，使其相互垂直，增加其他約束。
3)用戶(hù)可能需要使整個(gè)模型的誤差最小化(最小化偏差)。可選擇地，用戶(hù)可以選擇使模型一些區(qū)域內(nèi)的誤差最小化。誤差最小化與CAD VALUE相似。
4)用戶(hù)可以使用多變量?jī)?yōu)化處理調(diào)節(jié)參數(shù)X，Y，Z，以使偏差最小化(或最大化CAD VALUE)。
5)在許多數(shù)值設(shè)置中觀(guān)察多變量?jī)?yōu)化。
a.將直線(xiàn)擬合成數(shù)據(jù)i.直線(xiàn)方程y＝m*x+b，其中b和m是變量，y和x是用戶(hù)的2個(gè)數(shù)據(jù)組。
ii.用戶(hù)可以選擇起始m&b。誤差是數(shù)據(jù)組y與使用起始m&b和x計(jì)算的y之間的差值(或“平方”距離；平方距離和)。
iii.用戶(hù)調(diào)節(jié)m&b，直到誤差最小化。
iv.這是最小二乘法使誤差最小化，或多變量?jī)?yōu)化。
使用精度分析工具5執(zhí)行CAD重新建模操作(表面和曲線(xiàn)的偏差)的技術(shù)在構(gòu)思上與上述掃描數(shù)據(jù)編輯的例子(掃描數(shù)據(jù)編輯功能之前和之后的偏差)相似。
本發(fā)明可以作為記錄在一種或多種介質(zhì)之上或之中的一種或多種計(jì)算機(jī)可讀程序而提供。這類(lèi)介質(zhì)可以是軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、通用數(shù)字光盤(pán)、閃存卡、PROM、RAM、ROM或磁帶。通常，計(jì)算機(jī)可讀程序可以任何編程語(yǔ)言執(zhí)行?？梢允褂玫恼Z(yǔ)言的一些例子包括FORTRAN、C、C++、C#或JAVA。軟件程序可以存儲(chǔ)在一種或多種介質(zhì)之上或之中作為目標(biāo)代碼。可以使用硬件加速，并且所有或部分代碼可以在FPGA或ASIC上運(yùn)行。代碼可以在虛擬環(huán)境如虛擬機(jī)中運(yùn)行。用于運(yùn)行代碼的多個(gè)虛擬機(jī)可以設(shè)在單一處理機(jī)上。
因?yàn)榭梢栽诓幻撾x本發(fā)明范圍的情況下作出一定變化，因此上述說(shuō)明書(shū)所包含的或者附圖中所顯示的全部?jī)?nèi)容均應(yīng)被解釋成說(shuō)明性的，而不僅僅是字面含義。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，附圖所示的順序步驟和結(jié)構(gòu)可以改變，并且這里所包含的說(shuō)明僅是對(duì)本發(fā)明多種可能描述的個(gè)別例子。
權(quán)利要求
1.一種容納用于分析當(dāng)處理3D掃描數(shù)據(jù)時(shí)3D建模精度的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的物理介質(zhì)，所述介質(zhì)包括用于提供用來(lái)形成代表三維對(duì)象形狀的模型的3D掃描數(shù)據(jù)集合的指令；用于提供用來(lái)使從所述3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模的CAD系統(tǒng)的指令；用于選擇被設(shè)計(jì)用來(lái)處理至少部分所述3D掃描數(shù)據(jù)或至少部分所述至少一個(gè)CAD部件體之一的操作的指令；用于測(cè)定由于所選操作造成的精度損失量度的指令；以及用于將所述精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)的指令。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述模型是網(wǎng)格模型。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述模型是點(diǎn)云模型。
4.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于在開(kāi)始所述操作之前將所述精度損失量度作為預(yù)覽呈現(xiàn)給用戶(hù)的指令。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于在完成所述操作之后將所述精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)的指令。
6.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述精度損失量度以圖形呈現(xiàn)給用戶(hù)。
7.如權(quán)利要求6所述的介質(zhì)，其中所述精度損失量度通過(guò)誤差圖呈現(xiàn)給用戶(hù)。
8.如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)，其中所述誤差圖是熱圖。
9.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述測(cè)定精度損失包括比較所選操作對(duì)用戶(hù)所選公差的影響。
10.如權(quán)利要求9所述的介質(zhì)，其中所述用戶(hù)所選公差表達(dá)成一定范圍。
11.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述操作是掃描數(shù)據(jù)編輯操作。
12.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中所述操作是構(gòu)建網(wǎng)格操作。
13.如權(quán)利要求12所述的介質(zhì)，其中所述構(gòu)建網(wǎng)格操作是平滑化、抽取、細(xì)分、清除、重構(gòu)網(wǎng)格、除去特征、填孔和邊界平滑化之一。
14.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中所述精度損失量度測(cè)量由于所選操作性能而在所述掃描數(shù)據(jù)中造成的曲率、偏差和頂點(diǎn)平衡中的至少一種精度損失。
15.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于根據(jù)測(cè)定所述精度損失量度的結(jié)果調(diào)節(jié)所選操作的至少一種參數(shù)的指令。
16.如權(quán)利要求15所述的介質(zhì)，其中所述調(diào)節(jié)在沒(méi)有用戶(hù)干預(yù)下程序化地進(jìn)行。
17.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述操作是CAD重新建模操作。
18.如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，其中所述CAD重新建模操作是將表面擬合成所述掃描數(shù)據(jù)、布置/繪制關(guān)于所述掃描數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)、使用所述掃描數(shù)據(jù)生成實(shí)體、測(cè)量曲率、測(cè)量偏差、測(cè)量連續(xù)性和環(huán)境制圖之一。
19.如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于執(zhí)行優(yōu)化過(guò)程以根據(jù)測(cè)定所述精度損失量度的結(jié)果調(diào)節(jié)CAD部件體的至少一種參數(shù)的指令。
20.如權(quán)利要求19所述的介質(zhì)，其中所述優(yōu)化過(guò)程是誤差最小化過(guò)程。
21.如權(quán)利要求20所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于調(diào)節(jié)CAD部件體參數(shù)以使至少一個(gè)所選區(qū)域內(nèi)的誤差量最小化的指令。
22.如權(quán)利要求21所述的介質(zhì)，其中所述調(diào)節(jié)在沒(méi)有用戶(hù)干預(yù)下程序化地進(jìn)行。
23.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)還包括用于程序化地更新精度損失量度的指令，當(dāng)所述3D掃描數(shù)據(jù)和所述至少一個(gè)CAD部件體之一由于用戶(hù)選擇的操作造成變化時(shí)，執(zhí)行所述更新。
24.一種分析當(dāng)處理3D掃描數(shù)據(jù)時(shí)3D建模精度的方法，包括提供用來(lái)形成代表三維對(duì)象形狀的模型的3D掃描數(shù)據(jù)集合；提供用來(lái)使從所述3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模的CAD系統(tǒng)；選擇被設(shè)計(jì)用來(lái)處理至少部分所述3D掃描數(shù)據(jù)或至少部分所述至少一個(gè)CAD部件體之一的操作；測(cè)定由于所選操作造成的精度損失量度；以及將所述精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括在開(kāi)始所述操作之前將所述精度損失量度作為預(yù)覽呈現(xiàn)給用戶(hù)。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括在完成所述操作之后將所述精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述操作是掃描數(shù)據(jù)編輯操作。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述操作是平滑化、抽取、細(xì)分、清除、重構(gòu)網(wǎng)格、除去特征、填孔和邊界平滑化之一。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述精度損失量度以圖形呈現(xiàn)給用戶(hù)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述精度損失量度通過(guò)誤差圖呈現(xiàn)給用戶(hù)。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述測(cè)定精度損失包括比較所選操作對(duì)用戶(hù)所選公差值的影響。
32.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述精度損失量度測(cè)量由于所選操作性能而在所述掃描數(shù)據(jù)中造成的曲率、偏差和頂點(diǎn)平衡中的至少一種精度損失。
33.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括根據(jù)測(cè)定所述精度損失量度的結(jié)果調(diào)節(jié)所選操作的至少一種參數(shù)。
34.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述操作是CAD重新建模操作。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述CAD重新建模操作是將表面擬合成所述掃描數(shù)據(jù)、布置/繪制關(guān)于所述掃描數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)、使用所述掃描數(shù)據(jù)生成實(shí)體、測(cè)量曲率、測(cè)量偏差、測(cè)量連續(xù)性和環(huán)境制圖之
36.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括執(zhí)行優(yōu)化過(guò)程以根據(jù)測(cè)定所述精度損失量度的結(jié)果調(diào)節(jié)CAD部件體的至少一種參數(shù)。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述優(yōu)化過(guò)程是誤差最小化過(guò)程。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述誤差最小化過(guò)程的參數(shù)，以使至少一個(gè)所選區(qū)域內(nèi)的誤差量最小化。
39.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括程序化地更新精度損失量度，當(dāng)所述3D掃描數(shù)據(jù)和所述至少一個(gè)CAD部件體之一由于用戶(hù)選擇的操作造成變化時(shí)，執(zhí)行所述更新。
40.一種分析當(dāng)處理3D掃描數(shù)據(jù)時(shí)3D建模精度的系統(tǒng)，包括用來(lái)形成代表三維對(duì)象形狀的模型的3D掃描數(shù)據(jù)集合；用來(lái)使從所述3D掃描數(shù)據(jù)形成的至少一個(gè)CAD部件體重新建模的CAD應(yīng)用程序；能夠選擇操作的用戶(hù)界面，所述操作是掃描數(shù)據(jù)編輯操作和CAD重新建模操作之一；以及精度分析工具，所述精度分析工具測(cè)量由于所選操作造成的精度損失。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述用戶(hù)界面通過(guò)生成的誤差圖將精度損失量度呈現(xiàn)給用戶(hù)。
42.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)用戶(hù)選擇的操作造成所述3D掃描數(shù)據(jù)或所述至少一個(gè)CAD部件體變化時(shí)，通過(guò)生成的誤差圖呈現(xiàn)給用戶(hù)的所述精度量度被程序化地更新。
43.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述用戶(hù)界面將精度損失量度的指示呈現(xiàn)給用戶(hù)，并且當(dāng)用戶(hù)選擇的操作造成所述3D掃描數(shù)據(jù)或所述至少一個(gè)CAD部件體變化時(shí)，所述精度損失量度的指示被程序化地更新。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于測(cè)量由于使用3D掃描數(shù)據(jù)的反向工程過(guò)程造成的精度損失量的自動(dòng)化機(jī)制。所述實(shí)施例提供了一種向用戶(hù)呈現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)編輯和CAD重新建模操作對(duì)掃描數(shù)據(jù)精度影響的機(jī)制。此外，用戶(hù)可以選擇表示關(guān)于模型的誤差分布的圖形顯示方式，如使用顏色圖和觸須圖。精度損失可以在編輯/建模命令完成之后或在預(yù)覽命令過(guò)程中呈現(xiàn)給用戶(hù)，從而允許用戶(hù)采取適合的動(dòng)作?；跍y(cè)定由于掃描數(shù)據(jù)編輯或CAD重新建模操作造成的精度損失量，還可以程序化地調(diào)節(jié)各參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101071452SQ20071009733
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者裴奭勛, 李東勛 申請(qǐng)人:樂(lè)必峰軟件公司