图3 二维直线插值计较

一、CAD中曲面造型道理与曲面逆向重构要领

与多点计较法对比，四点插值法镌汰了丈量曲面作图的事变量，但插值点的计较如故是一点一点地举办。对付详细、牢靠点插值必需一点一点地举办计较，且不能离开CAD情形。为了在各类情形下利便查找数据，向各人先容批量处理赏罚法。

图10 三角网格

(1)四点计较法

(4)天生曲面

X -68.456192 Y -138.890610 Z 135.853180

(3)批量处理赏罚法

图4 风洞试验为空间点测试

(1)读入三维丈量数据

(2)多点计较法

CAD顶用于曲面重构的丈量数据较为复杂，几十万个丈量点并不少见。为了镌汰计较劲，低落曲面结构的伟大性，有须要对丈量点举办地区分别和数据过滤。地区分另外原则是直观上属于一个曲面的点为统一地区。数据过滤的原则曲坦直小，活塞杆，曲率变革平缓的曲面可以有较小的数据密度，反之曲率大，曲率变革较快的曲面则要有较高的数据密度，以担保曲面重构的精度。

图5 P点的插值

三、结论

由CAD软件批量读入丈量数据，该丈量数据即以点云情势表现在CAD界面中，如图7所示。

在现实操纵中，风洞试验数据文件名目不必然能为CAD软件所接管，必需将风洞试验丈量数据转换。AscⅡ 文件名目简朴，便于转换，并能为很多CAD软件所接管。值得留意的是，有些丈量数据不是在平面上丈量的，需将丈量点转换为直角坐标系中的基准平面上的点，譬喻x、y为丈量点的坐标值，z为该点的丈量数据（以下皆云云界说）。其它要留意x、y、z值的匹配，即x、y、z值的数目级要相等，这样在CAD中作图相比拟力直观、明白，利便作图计较。

因为差异的丈量数据地区天生彼此独立的曲面，使这些曲面在界线处互相不持续、不仅顺。有的界线四面曲面重合，有的界线四面曲面没有包围到。这时就要操作CAD软件的拼接和光顺成果将彼此独立的曲面拼接成一张曲面。

在CAD软件中读入的丈量数据可所以*.ascⅡ、*.iges、*.stl和*.cgo等尺度数据名目。丈量数据以点云的情势表现在CAD的屏幕界面中。直观地表现各点的坐标相关以及各点之间的彼此相关。

二、CAD软件在风洞试验中的插值计较

风洞试验中因为丈量装备和丈量情形的限定，在一个丈量平面内丈量点相对付机器丈量明明要少，丈量点间的插值计较就显得很有须要。

工程中的的插值计较一样平常为二维直线插值计较，如图3所示。

(6)对天生的曲面举办评估

图2 曲面逆向重构的一样平常流程

2.应用CAD软件举办插值计较的要领

插值的求解相比拟力简朴。而风洞试验为空间点测试，如图4所示。

B样条曲线特性极点越多、样条曲线数目越多，B样条曲面与现实曲面越靠近，但同时计较劲也越大。CAD曲面造型的道理首要就是基于上述曲面数学模子来描写恣意空间曲面。

通过上述说明，应用CAD软件举办风洞试验数据插值计较是简朴、直观且利便可行的。对付少量的插值点计较，可以回收如图5所示的要领，在CAD中以X、Y、Z坐标值的情势输入插值点附近的四个丈量点数据（间隔插值点最近），以X、Y暗示丈量点位置，Z暗示丈量值，作出响应的四个丈量点，将四个点别离连线成两个不相交的直线，应用CAD的扫掠成果将两条直线扫掠成曲面。给出插值点坐标，个中X、Y暗示插值点位置，Z＝0，在CAD中作出该点，如图5中的P点。过P点做平行于Z轴的直线，在CAD顶用图解法求出该直线与曲面的交点，如图5中的P＇点，该点的X、Y坐标值为丈量点的位置，Z值为该点的丈量插值。

三角网格中插值点表现得不足直接，为了检讨插值的计较结果，可以在CAD中新建一个文件，并从头输入方才计较好的插值点的AscⅡ数据文件，插值点的数据以点云的情势表现在CAD界面中。假如对插值点的密度不满足，则必要对丈量曲面从头举办三角面片化，再输出点云数据文件。假如对局部点云密度、位置等不满足，可以应用CAD对点云的编辑成果，对局部点云举办过滤、删除等，直到满意要求，再从头输出点云数据文件。

在CAD中作出该点（图9中P点），以该点作垂直于基准面的直线（图9中PP′），求出该直线与丈量曲面的交点（图9中P′点），丈量该交点与基准面的间隔，即为该插值点的丈量值。

其数学表达式，如式（1）所示。

因为在CAD中天生的曲面质量和工钱处理要领有很大相关，因此必需对丈量曲面举办调查说明并与丈量数据点云举办较量，确认天生的曲面滑腻、无扭曲变形，并确定丈量曲面与丈量值的偏差在应承的范畴之内。将所作出的曲面存盘，以备数据说明行使。

(3)天生扫描曲线并转换成三维曲线

跟着计较机技能的成长，CAD技能日臻美满，成果日趋强盛，将CAD技能中现有的一些非凡成果应用于伟大的插值计较，计较要领简朴、直观，易于把握和操纵，计较进程工钱过问少，计较功效精确率高，是将专业技强职员从繁琐伟大的计较中解放出来的一种轻盈要领。
X -68.291138 Y -135.363068 Z 134.718384
    

2.CAD软件中曲面逆向重构要领

在CAD软件中曲面逆向重构的一样平常流程，如图2所示。

在差异的地区，按照扫描线天生的三维曲线和界线曲线天生独立的曲面。

凭证CAD软件中作曲面的要领，即可作出丈量数据曲面，如图8所示。

对处理赏罚过的点云分地区别离天生扫描曲线，并转换成三维曲线。为了更好地结构曲面，要按照必要对曲线举办拼接、增进或镌汰节制点，并有须要绘制点云的界线线。

    风洞试验首要针对相似模子举办测力试验、测压试验和机关选型试验等。本文先容了应用CAD技能处理赏罚风洞试验丈量数据的要领，并先容了在CAD中插值的四点计较法和批量计较法。

因为CAD软件强盛的曲面结构成果和丈量说明成果以及较强的三维立体视觉，除普及应用在汽车、飞机、摩托车及其他一些具有曲面造型的产物规模外，也完全可以应用于风洞试验的丈量数据插值计较中。