Alpha-Shapes分段改进算法在三维模拟树枝体积扫描测量中的应用

针对树木与树枝分叉部分体积计算困难,三维扫描建模易产生黏连现象等问题,提出一种Alpha-Shapes分段改进算法。通过三维激光扫描技术获取三维模拟树枝的点云数据,利用Alpha-Shapes算法计算出三维模拟树枝的点云边缘轮廓并进行三维重建,利用分段算法对三维重建数据进行体积分割计算,通过点云最高层补偿以此保证分段算法的准确度。最后用Alpha-Shapes算法计算各个分段体积并进行累加。实验使用标准塑料直管段、三通管段和四通管段对树干以及树枝的分叉情况进行模拟并通过扫描真实树枝进行验证,通过三维激光扫描技术获取点云数据,实验充分考虑树枝分叉情况、检测精度、黏连问题,结合不同模拟树枝分叉特点,对比选择最合适的半径α值与分段高度β值。实验表明该改进算法的体积计算误差值在4%-5%之间,较改进前降低5%。     

基于三维点云螺纹中轴线的拟合方法研究

螺纹中轴线的精确测定是决定螺纹三维测量结果是否准确的重要因素之一。中轴线的倾斜、偏移会对工件坐标系的建立、螺纹的三维重构、参数检验等测量操作引入误差。基于三维点云的最小二乘拟合算法,开展了螺纹中轴线的拟合方法研究。根据螺纹表面点云数据,利用螺纹表面与中轴线的特征关系建立最小二乘数学模型,通过计算点云数据的三维凸包滤除螺纹自身三维结构带来的拟合误差,使螺纹中轴线的测定更精准。通过仿真实验,基于三维点云的最小二乘拟合算法拟合的直线与三维点云的距离方差为0.34,在旋合长度范围内与投影法确定的直线两端最大距离为0.15μm,符合三维测量高精度标准,基于三维点云的最小二乘拟合算法可以快速、准确地拟合螺纹中轴线。     

基于图像信息约束的三维激光点云聚类方法

针对移动机器人在未知环境感知过程中对三维点云快速聚类分割的需求，提出一种基于图像信息约束的三维激光点云聚类方法。首先通过点云预处理获取有效的三维环境信息，采用RANSAC方法进行地面点云的分割剔除。其次传感器数据在完成时空配准后引入YOLOv5目标检测算法，对三维点云K-means聚类算法进行改进，利用二维图像目标物的检测框范围约束三维点云，减少非目标物的干扰；基于图像检测信息实现点云聚类算法的参数初始化；采用类内异点剔除法优化聚类结果。最后搭建移动机器人硬件平台，对箱体进行测试，实验结果表明，本文方法的聚类准确率和聚类时间分别为86.96%和23 ms，可用于移动机器人导航避障、自主搬运等领域。     

立式罐容量计量中三维激光扫描法研究

研究基于三维激光扫描技术的立式罐容量计量方法,利用三维激光扫描仪获取立式罐表面点云数据,采用小圆柱体积叠加的容量计算模型计算容积并获得容积表,基于点云分析计算底部排量和罐体倾斜度进行容积修正。在测试试验中,以一个5 000 m3的立式罐为测试对象,对比三维激光扫描法与全站仪法测得的半径值和容积表数据后,发现内测法半径最大偏差为1.6 mm,外测法半径最大偏差为8.2 mm,容积偏差均在1‰以内,从而验证三维激光扫描法的可行性和准确性。测试试验还显示这种方法可大幅度提高立式罐容量计量的工作效率。     

基于稀疏激光点云数据和单帧图像融合的三维重构算法

由于激光雷达获取的深度数据非常稀疏,为了能够将深度数据与图像数据重构出稠密三维深度图,本文提出了基于稀疏激光点云数据和单帧图像融合的三维重构算法。该方法首先使用点直方图特征有效地选择对应于目标的点数据并消除体素中的非相似点;然后,使用高斯过程回归对局部深度数据建模,并通过插值获得三维深度数据,本文算法获得的三维深度点更接近基准值,并保持了目标的局部形状特征;最后,利用马尔科夫随机场对图像灰度数据和三维插值点进行融合来构建三维深度图。仿真实验结果表明:相比现有基于激光雷达数据和单目图像数据的三维重建算法,本文提出的算法将大大提升算法的鲁棒性与重构的准确度,可辅助用于复杂的城市场景中车辆的无人驾驶。     

用三维点云计算活塞腔的体积

提出一种从三维点云计算活塞腔体积的方法。利用高精度的光学或接触式测头对活塞腔进行密集测量 ,得到活塞腔的三维密集点云数据。通过对三维点云的处理 ,分割出参考平面 ,重构其曲面几何模型 ,用数值积分的方法计算活塞腔的体积。同时 ,分析了这种方法的两种误差———离散误差和测量误差     

基于密度聚类和圆外切线斜率拟合的埋地排水管道声呐点云去噪技术

针对环扫声呐扫描结果受到排水管道内混合水声的影响问题,提出一种声呐扫描点云数据去噪的方法:在环扫声呐扫描得到的三维点云数据基础上,通过密度聚类优化算法,去除点云数据中的噪声,然后采用类圆外切线斜率拟合的方式,识别出管道内壁界限和淤泥淤积线,最终得出包含排水管道内壁界限和淤积线特征的模型。为验证有效性,以武汉市某排水管道为例进行分析,基于现场采集的98万个点云坐标进行数据去噪和特征提取,结果表明:采用密度聚类优化算法进行点云数据初筛后,通过圆外切线斜率拟合算法能有效识别出排水管道内壁界限和淤积线,拟合半径均方误差0.0071m,相较于单一密度聚类算法拟合精度更高,去噪效果更好。     

产品表面缺陷检测系统设计与开发

为能够对产品表面的孔/裂纹缺陷进行检测,提出基于结构光的表面缺陷检测系统的设计与研究。在获得检测目标点云数据后,基于坐标值的不同区分面和缺陷点云集合,进而利用k-means函数获取孔和裂纹数量,并基于KDtree函数和knnsearch函数得到对应数量的孔和裂纹点云集合,然后利用minBoundingBox函数将点云集合外轮廓拟合为外接四边形,并根据孔的外接四边形长度基本相等的特点区分孔和裂纹点云,最后根据pdist和minBoundingBox函数提取到孔和裂纹的特征数据。试验结果表明:该系统可以实现表面孔/裂纹缺陷的检测,孔径测量的最大误差为3.03%,孔深度测量的最大误差为2.76%,裂纹的最大宽度误差为3.63%。表明测量的可靠性良好,该系统可为产品缺陷检测提供一种有效的方法。     

用三维点云计算活塞腔的体积

提出一种从三维点云计算活塞腔体积的方法。利用高精度的光学或接触式测头对活塞腔进行密集测量，得到活塞腔的三维密集点云数据。通过对三维点云的处理，分割出参考平面，重构其曲面几何模型，用数值积分的方法计算活塞腔的体积。同时，分析了这种方法的两种误差－离散误差和测量误差。     

基于κ领域快速搜索的改进ICP算法在管道检测中的应用

为了快速有效地获取管道内壁信息,设计了一种管道内壁激光检测装置.该装置采用激光位移传感器扫描管道内壁,对获取的原始点云数据进行后续处理,采用基于自适应空间球的k领域快速搜索加速ICP算法完成对点云数据的拼接工作,通过仿真与现场实验,得到直观立体的管道内壁三维轮廓图,证明了该算法相较于传统ICP算法在迭代次数、速度以及精度上都有一定的提高,可有效运用在管道检测中.     

模具表面离子氮化工艺研究

研究了一种利用空气／甲烷混合气体对模具表面进行离子氮化的新工艺,分析了渗层的硬度、组织及物相。结果表明,通过加入甲烷气体,可以实现用空气直接进行离子氮化处理,通过调整甲烷流量,可以获得不同的渗氮硬度和物相。     

基于文献反思参与式设计

目的 分析和反思有关参与式设计(PD)理论形成与实践的文献,并解决三个问题,强调“参与”设计的项目中为什么使用已经淡化了“参与”概念的PD;在商业环境中进行PD实践的前提;PD的核心理念是否应当按照某些指标排序。方法 筛选Web of Science数据库中收录的PD相关研究文献,用自然断裂点分级法划分出PD研究的四个阶段,通过CiteSpace 工具筛选各发展阶段中的重要文献,定性分析各阶段的文献。结果 梳理了PD的发展过程和核心理念,得出了PD的本质,分析了PD实践与PD理论间的隔阂,并探讨了PD未来的研究方向。结论 PD本质是文化、政治思想在设计活动中的表达;设计项目中使用PD可能是为了程序正义;“有用”是商业环境中进行PD实践的前提;对PD核心理念的排序是合理且有用的。     

基于VRML的电梯仿真研究与开发

电梯是大型机电一体化产品,由于技术复杂,专业性强,结构封闭,在教学和培训过程中,学员不易全面了解电梯的结构.提出了一种交互式电梯虚拟场景模型,以VRML为平台开发了七层七站虚拟电梯,可直观地观察电梯的基本结构和使用过程,还可以通过与场景的交互细致了解电梯运行中各环节的工作情况.     

基于下一代网络的SLEE APIs的研究

对下一代网络业务逻辑执行环境(SLEE)的研究现状作了简要分析，在此基础上给出了业务逻辑执行环境(SLEE)的体系结构。为满足不同层次业务开发者编写业务(或应用)的需要，提出不同抽象粒度的SLEE应用业务编程接口(APIs)的体系框架。最后列举了两个用这些APIs实现的业务的例子。     

复合微孔玻璃膜的研制（Ⅱ）

利用由原硅酸四乙酯的水解缩聚反应制得的溶胶作为涂膜液，在多孔陶瓷基体上通过多次涂膜－干燥－加热过程，最后在盐酸中浸沥，可制成多孔的无机复合玻璃膜．探索了复合玻璃膜的成膜工艺因素涂膜方式和次数，加热和酸浸沥条件对膜性能的影响     

碳纤维复合材料T型接头的脱粘损伤监测实验

将压电传感与主动Lamb波监测技术相结合, 研究在静拉伸加载状态下碳纤维复合材料T型接头(T700/BA9916)界面脱粘及扩展过程中的信号特征, 并采用改进后的BP神经网络系统对接头损伤状态进行识别。实验结果表明: T型接头脱粘首先发生在三角填充区, 后向突缘扩展; 接头失效前, 信号能量和最小二乘峰值因子随时间呈线性递减, 能够表征脱粘程度, 利用自适应微粒群算法改进后的网络训练值与实验观测值之间的误差为3.8%~4.7%。     

Report on ONR Workshop on Fracture Scaling

The paper reports on the discussions at the ONR Workshop on Fracture Scaling, held at University of Maryland in June 1999, under the chairmanship of Z.P. Baant and Y.D.S. Rajapakse. The workshop dealt with size effects in structural failure and scale bridging in mechanics of materials. The lectures at the Workshop were published in Volume 95 of this Journal. The objective of this paper is to present records and interpretations of the extensive discussions prepared by invited specialists. The records show which are the areas of disagreement among leading researchers and which are those where consensus has been reached.     

制造过程的质量管理探讨（续）

生产过程控制是对“５ＭＩＥ”质量因素的探讨,其控制活动体现在每一个生产工序中。根据ＩＳＯ９００４标准,从生产过程控制的角度,探讨了制造过程的质量管理问题,并重点讨论了关健和特殊工序的控制。     

制造过程的质量管理探讨

生产过程控制是对“５ＭＥ”质量因素的控制,其控制活动体现在每一个生产工序中。