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作者：丁智恒;王启军;谷志强;朱金达;南焱栋;齐丹丹;
单位：河北科技大学机械工程学院;河北易达核联机械制造股份有限公司;河北化工医药职业技术学院;
摘要：数字孪生几何模型因结构复杂、几何面数多、体积庞大，给存储、传输和渲染带来了巨大挑战。为解决上述问题，本研究提出了一种基于改进二次误差度量（Quadric Error Metrics,QEM）算法的数字孪生几何模型轻量化方法。首先，添加顶点曲率、局部邻域平均面积和平展度三个约束因子，通过调节约束因子的权重系数动态调整误差度量，优化堆折叠顺序，更新拓扑结构，减少模型的三角面片数。其次，引入边长适配中点插入分割策略，通过设置目标边长与模型实际边长进行比较，实现对过长边的分割，优化异常三角面片。最后，进行了对比分析。实验结果表明，经改进QEM算法简化后的钢筋螺纹加工生产线模型最大误差、平均误差和均方差的平均值相较于传统QEM算法分别降低了56.7%、77.5%和89.4%;Hausdorff距离的平均值至少降低了8.6%。轻量化后的几何模型在保真度上与原始模型保持一致，助力数字孪生在各类应用场景中的广泛应用。
关键词：数字孪生几何模型;;改进QEM算法;;模型轻量化;;网格简化;;边折叠
基金资助：石家庄市重点研发计划项目(No.221080351A);; 教育部产学研合作协同育人项目(No.250403084090959);; 河北化工医药职业技术学院智能机电应用技术协同创新中心开放基金(No.ZXJJ202504001)
