Formleitlinien für die Flächenrückführung — Extraktion von Kanten und Radiusauslauflinien aus unstrukturierten 3D-Meßpunktmengen

ISBN-13: 9783540651611 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 133 str.

Ralph P. Knorpp

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut far Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) und am Fraunhofer-Institut far Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. E. Westkamper danke ich fOr die grof1z0gige UnterstOtzung und Forderung meiner Arbeil. Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. D. Fichtner danke ich far die Obernahme des Koreferates sowie fOr die konstruktiven Kommentare, die sich aus der Durchsicht der Arbeit ergaben. DarOber hinaus danke ich allen Mitarbeitern der oben genannten Institute, die mich durch anregende Diskussionen und Hilfsbereitschaft unterstOtzt haben. Stellvertretend hierfOr mochte ich Herrn Dr.-Ing. Th. Haller, Herrn Dipl.-lng.(FH) mull. R. Winkler, Frau Dr.-Ing. S. Roth-Koch sowie Herrn Dipl.-Ing. K. U. Koch nennen. Den Herren Ph. Eisenlohr, Dipl.-Inf. V. Avrutin und Dipl.-Inf. M. Hack danke ich far die Mitarbeit bei den umfangreichen Programmiertatigkeiten. Mein besonderer Dank gilt Herrn Dr.-Ing. W. Rauh far wertvolle fachliche Anregungen sowie meiner Familie und meinen Freunden fOr ihr Verstandnis und ihre moralische UnterstOtzung.

Spis treści

0 Verwendete Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Digitalisierung und Flächenrückführung.- 2.2 Schnelle Sensoren für die 3D-Digitalisierung.- 2.2.1 Gegenüberstellung von taktilen und optischen Sensoren.- 2.2.2 Überblick über optische Meßverfahren.- 2.2.3 Ordnungsinformation in der aufgenommenen Meßpunktmenge.- 2.3 Mathematische Grundlagen für die Flächenbeschreibung.- 2.3.1 Anpassung von Regelgeometrien durch Ausgleichsrechnung.- 2.3.2 Mathematische Beschreibung von Freiformflächen.- 2.4 Kommerzielle Software für die Flächenrückführung.- 2.5 Automatisierungsansätze für die Flächenrückführung in der Literatur.- 2.5.1 Automatisierungsansätze für Meßpunktmengen mit bekannter Ordnung.- 2.5.2 Automatisierungsansätze für unstrukturierte Meßpunktmengen.- 2.6 Defizite vorhandener Automatisierungsansätze.- 3 Bedeutung von Kanten und Radiusauslauflinien für die Flächenrückführung.- 3.1 Begriffsdefinition.- 3.2 Bedeutung von scharfen Kanten für die Flächenrückführung.- 3.2.1 Scharfe Kanten und regelgeometrische Flächen.- 3.2.2 Scharfe Kanten und freigeformte Flächen.- 3.3 Bedeutung von Radiusauslauflinien für die Flächenrückführung.- 3.3.1 Ausrundungen und regelgeometrische Flächen.- 3.3.2 Ausrundungen und freigeformte Flächen.- 4 Vergleich von Suchverfahren für die Bestimmung von Nachbarpunkten.- 4.1 Entwicklung und Implementierung von Suchverfahren für die Bestimmung von Nachbarpunkten.- 4.1.1 Grundlegendes über Suchbäume.- 4.1.2 Drei Binärbäume.- 4.1.3 Der Komplexbaum.- 4.1.4 Das Gitterverfahren.- 4.2 Vergleich der implementierten Suchverfahren.- 5 Lokalisierung, Verfolgung und Korrektur von scharfen Kanten.- 5.1 Bestimmung von Merkmalen einer Meßpunktmenge.- 5.1.1 Bestimmung des mittleren Punktabstands.- 5.1.2 Bestimmung von Normalenvektoren.- 5.1.3 Bestimmung von Krümmungen.- 5.2 Verfolgung von scharfen Kanten.- 5.2.1 Auswahl potentieller Kantenpunkte.- 5.2.2 Bestimmung des erweiterten Merkmalsvektors.- 5.2.3 Bestimmung der Kantenlinien.- 5.3 Korrektur der Kantenlinie im Sub-Meßpunktbereich.- 5.4 Stabilität der entwickelten Algorithmen.- 5.4.1 Beschreibung der Randbedingungen und Präsentation der Ergebnisse.- 5.4.2 Interpretation der Ergebnisse und Bestimmung der optimalen Parameter.- 6 Bestimmung von Radiusauslauflinien.- 6.1 Reduktion auf eine Serie von 2D-Problemen.- 6.1.1 Begriffsdefinition.- 6.1.2 Motivation für die Verwendung einer Leitlinie.- 6.1.3 Definition der Leitlinie.- 6.1.4 Verwendung der Leitlinie zur Reduktion auf eine Serie von 2D-Problemen.- 6.2 Bestimmung der Radiusauslauflinien durch Kontursegmentierung.- 6.2.1 Bestimmung des Konturwinkels.- 6.2.2 Bestmögliche stückweise lineare Approximation durch dynamische Programmierung.- 6.2.3 Zusammenfügen der Menge dominanter Punkte zu Radiusauslauflinien.- 6.3 Stabilität der entwickelten Algorithmen.- 6.3.1 Beschreibung der Randbedingungen und Präsentation der Ergebnisse.- 6.3.2 Interpretation der Ergebnisse und Bestimmung der optimalen Parameter.- 6.3.3 Spezifikation der Voraussetzungen.- 6.3.4 Beurteilung der automatischen Bestimmung von Radiusauslauflinien.- 7 Anwendungsbeispiele.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.