شناسايي نواحي مربوط به رويه‌ي جاروبي از داده‌هاي ابر نقاط با استفاده از تيوري رويه‌هاي سينماتيك و جابجايي‌هاي لغزش‌پذير

Sweep Surface Detection from Points Cloud Data using Theory of Kinematic Surfaces and Slippable Motion

يكي از مهمترين مسايل مورد بررسي در زمينه‌ي مهندسي معكوس، شناسايي بهترين رويه براي تقريب زدن داده‌هاي ابر نقاط است. رويه‌ي جاروبي يكي از انواع رويه‌هاي رّويه‌دار است كه علاوه بر كاربردهاي فراوان در نرم‌افزارهاي طراحي و ساخت به كمك كامپيوتر، تمامي شرايط لازم براي استفاده در نرم‌افزارهاي مهندسي معكوس را نيز دارد. مهمترين مشكل جهت استفاده از رويه‌هاي جاروبي براي كاربردهاي مهندسي معكوس، شناسايي نواحي متعلق به آن از ميان داده‌هاي ابر نقاط است. در الگوريتم ارايه شده در اين مقاله روشي براي شناسايي اين نواحي به صورت خودكار ارايه شده است. اين در حالي است كه در اكثر پژوهش‌هاي قبلي شناسايي ناحيه‌ي مربوط به رويه‌ي جاروبي توسط كاربر انجام مي‌شود. در اين مقاله با استفاده از فرمول‌بندي رويه‌هاي سينماتيك و مفهوم حركت‌هاي لغزش‌پذير، روشي كلي براي شناسايي رويه‌هاي جاروبي با منحني مركزي و پروفايل دلخواه ارايه شده است. براي اين منظور، در ابتدا داده‌هاي ابر نقاط با توجه به معيار حركت لغزشي با استفاده از الگوريتم تكرارپذير ناحيه‌بندي مي‌شوند و سپس با ارايه الگوريتمي موثر و با استفاده از مفهوم دسته‌بندي سلسله‌مراتبي و تشكيل گراف دوگان، بخش‌هاي مربوط به رويه‌ي جاروبي شناسايي مي‌شود. روش پيشنهادي جهت اعتبار سنجي بر روي مدل‌هايي با شرايط مختلف پيادهسازي شدهاست. مشـاهده مي‌گردد كه نتايج بدست آمده با شرايط واقعي مدل تطابق خوبي دارند كه اين امر نشان دهندهي كارآيي اين روش در شناسايي رويه‌ي جاروبي است.

One important problem investigated in reverse engineering (RE) field is finding the best surface to approximate point cloud data. Swept surface is a surface type that in addition to various applications in CAD/CAM software, satisfies the whole standards required for use in RE software. The most important problem in utilization of swept surfaces for RE purposes is finding the areas belonging to it out of point cloud data. Through an algorithm presented in this paper, a method has been introduced to find these areas automatically. Currently, this process is performed by user intervention. In this paper, using kinematic surface formulation and slippable motion concept, a general method to find swept surfaces with any arbitrary central curve and profile is introduced. To this end, point cloud data are processed regarding slippable motion criterion using iterative segmentation algorithm, then by presenting an effective algorithm and employing the concept of hierarchical classification and drawing the dual graph, swept-surface-related areas are found. The introduced method is implemented in several models with different conditions for validation. It is observed that the results have good agreement with real model condition, showing the efficiency of this method in finding the swept surface.