title: Μια προσέγγιση δημιουργίας παραμετρικού στερεού μοντέλου από νέφος σημείων
title: An approach of creating parametric solid models from scanned point cloud
Creators: name: Μαραζακη Ηλεκτρα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2014

description: Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι ο παραμετρικός ανασχηματισμός φυσικών τρισδιάστατων αντικειμένων, με τη χρήση μεθόδων Αντίστροφης Μηχανικής (Reverse Engineering), με σκοπό την επακριβή ανοικοδόμηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών τους και την αξιοποίησή τους από τον χρήστη με τη βοήθεια τρισδιάστατων πακέτων λογισμικού (CAD). Παρά το γεγονός ότι, η διαδικασία μετατροπής σημειακών δεδομένων σε μοντέλα NURB επιφανειών έχει αυτοματοποιηθεί, η δημιουργία παραμετρικών στερεών μοντέλων από σημειακά δεδομένα δεν μπορεί να γίνει πλήρως αυτοματοποιημένα. Αυτό συμβαίνει επειδή, παρά τις τεχνικές προκλήσεις που προκύπτουν στην εκτέλεση, η πρότυπη σχεδιαστική πρόθεση που ενσωματώνεται στα σημειακά δεδομένα, θα πρέπει να ανακτηθεί και να πραγματοποιηθεί στο παραμετρικό στερεό μοντέλο.

 Αποφάσεις μοντελοποίησης θα πρέπει να ληφθούν από τον ίδιο τον σχεδιαστή, προκειμένου να ανακτηθούν οι πρότυπες σχεδιαστικές προθέσεις. Ωστόσο, οι σχεδιαστές θα πρέπει να απαλλαχθούν από το χρονοβόρο χειρισμό τεράστιων σε πλήθος σημειακών δεδομένων και την κατασκευή πρωτόγονων γεωμετρικών οντοτήτων. Ως εκ τούτου, το ιδανικό σενάριο εμπεριέχει εργαλεία λογισμικού τα οποία θα διευθετούν αυτοματοποιημένα τις χρονοβόρες εργασίες, όπως τη διαχείριση του νέφους σημείων, τη διαδικασία τριγωνοποίησης, κλπ., και θα προσφέρουν εξαιρετικές δυνατότητες ώστε να μπορέσει ο σχεδιαστής να ανακτήσει πλήρως, με διαδραστικές μεθόδους τις προθέσεις του σχεδιασμού.

 Η διαδικασία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει την επιλογή και την τρισδιάστατη σάρωση αντικειμένων, την απόκτηση του σύννεφου σημείων και την βελτιστοποίηση των σημειακών δεδομένων με τη βοήθεια του Next Engine Scanner και του προγράμματος ScanStudio HD. Στη συνέχεια, η περαιτέρω επεξεργασία του πολυγωνικού πλέγματος εφαρμόστηκε μέσω του προγράμματος Geomagic Studio 12 και τέλος διεκπεραιώθηκε η εξαγωγή των δεδομένων σε ένα πρόγραμμα CAD, με σκοπό τη δημιουργία ενός στερεού παραμετρικού μοντέλου μέσω της παραμετρικής ανταλλαγής του σε τρισδιάστατο πρόγραμμα CAD - Solidworks. 

 Η διαδικασία αυτή έχει ως αποτέλεσμα την ενσωμάτωση της πρόθεση του σχεδιασμού του αντικειμένου του σχεδιαστή στη διαδικασία μετάβασης από ένα υφιστάμενο φυσικό αντικείμενο σε ένα τρισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα επεξεργάσιμο και επαληθεύσιμο μοντέλο με βάση τα πρότυπα χαρακτηριστικά του. Αυτή η διαδικασία παράγει ένα πλήρες εγγενή μοντέλο CAD που συλλαμβάνει τόσο το αρχικό σχήμα του αντικειμένου όσο και την πρόθεση του σχεδιασμού του σχεδιαστή.
description: The aim of this thesis is the parametric reconfiguration of natural three-dimensional objects, using reverse engineering methods, in order to accurately reconstruct the geometric characteristics of an object so the user could exploit data with the help of three-dimensional software packages (CAD). Despite the fact that the process of converting point data into models of NURB surfaces has been automated, the creation of parametric solid models from point data can’t be fully automated. This is because, despite the technical challenges that arise in the implementation, the standard design intent embodied in the point data should be recovered and held in parametric solid model. 

Modeling decisions should be taken by the designer in order to recover the standard design intentions. However, designers should be relieved from the time-consuming handling of huge numbers of point data and the construction of primitive geometric entities. Therefore, the ideal scenario involves software tools which will settle the automated time-consuming tasks, such as managing the cloud points, the triangulation process, etc., and offer exceptional opportunities to enable the designer to fully recover, using interactive methods the initial design intent.

The procedure followed, involves the selection and scanning of three dimensional objects, the cloud point acquisition procedure and the optimization of data points using the Next Engine Scanner and the Scan-Studio HD program. Moreover, further processing of the polygonal mesh is implemented through the Geomagic Studio 12 program and exported in a CAD program, to create a parametric solid model by parametric exchange program of three-dimensional CAD software (SolidWorks). 

This process has resulted in the integration of the design intent of the object, in the process of transition from an existing physical object in a three dimensional digital model, in order to create an editable and verifiable model based on standard features. This process produces a complete native CAD model that captures both the original shape of the object and the design intent of the designer.