遥操作机器人运动的实时三维监控方法研究

针对一般遥操作机器人实时运动监控的不足之处,提出一种新型遥操作机器人运动实时三维监控方法。首先根据遥机器人外形建立一个虚拟机器人三维外观网格模型,再根据机器人本体内部的关节及其他运动机构的位置,建立一个内嵌于网格模型下的骨骼模型;经过坐标、数学模型转换,把遥机器人运动学模型应用到虚拟机器人骨骼模型上,实现遥机器人与机器人骨骼模型的运动学模型一致。通过无线发送把遥机器人运动数据传输到监控端,利用Direct3D编程计算把运动数据转换成虚拟机器人运动指令,运动指令控制骨骼模型运动,骨骼模型的运动同时驱动虚拟机器人三维网格模型运动,虚拟机器人三维模型将产生一个与遥机器人同步运动的动画,从而实现了对遥操作机器人运动的三维监控。     

Java 3D在虚拟现实中的应用

Java 3D是基于Java平台面向对象的三维图形应用程序接口,便于在网上实现三维图形的显示、浏览.Java语言具有结构中立性、网络分布性等优点,它的3D图形API在开发Internet及WWW上的图形网络应用程序时有极大优势,因而得到了迅速地推广和应用.介绍了Java 3D的功能、数据结构并组建了一个虚拟三维场景的网上发布系统的基本体系结构.     

异构CAD平台网络零件库系统的研究与实现

为满足不同CAD用户间三维零件资源共享和重用的需求,围绕多CAD平台和网络化,建立了异构CAD平台网络零件库系统体系结构,提出了零件通用三维浏览模型、零件调用与参数化驱动和零件库建库工具的实现方法和过程.并综合应用CAD软件的二次开发接口、AJAX异步通信、Web3D等先进技术,在.NET框架下开发出了针对机电典型行业中标准化、系列化零件三维图形的网络零件库系统,能实现零件三维模型在线浏览和参数化驱动,并能实现对网络零件库数据的有效管理与扩充.     

三维测量技术新动态

一、概述从三维测量机发展倾向来看,高功能型测量机的总体趋势是通过滑动部位的陶瓷化来实现高精度化,通过新的探测与扫描技术来实现高速化;手动型测量机则侧重于便于操作的特点,通过采用铝质溜板实现轻质化,从而适应高速运动的需要;此外,还通过温度补偿、抑制振动及防尘措施等,来改善现场环境、提高可靠性,使操作新手也能方便、迅速、高效地进行操作。在三维测量机的应用方面,日本的不少生产厂家开发了具有基础意义的3D(三维)形状测量系统,最典型的要数三维测量机与图形解析系统并用的非接触图象三维测量机,在注塑成形件及印刷电路板的形状测量中可充分发挥其威力。     

磨粒表面三维特征的定量分析与应用研究

磨粒分析技术作为故障监测的重要手段被长期应用于工业生产之中。传统的人工分析系统须有专业人员操作,存在费时、主观性强以及费用高等缺点。针对这种情况,开发一套计算机磨粒分析智能系统。该系统能够实现自动磨粒的图像采集、图像分析与磨粒特征量化识别。介绍此磨粒分析系统所采用的三维(3D)图像采集及重构技术,同时将其结合图像处理以及图像缝合技术来实现对磨损表面特征的定量分析。实验测试结果表明所开发的磨粒分析智能系统对磨损表面特征的定量分析具有较好的可靠性能和较高的精度,从而为机械设备故障诊断与状态监测提供一种新的解决方法与思路,对磨粒分析智能系统在工业上的应用具有重要意义。     

虚拟教育机器人快速装配方法研究

提出一种面向关节型教育机器人的快速装配方法,对该装配方法所涉及关键技术问题进行了研究。以射线检测算法为基础,提出了一种能够应用于三维环境的鼠标拾取方法,修正了鼠标点击点与被拾取物体间的位置偏差问题。利用组成零件几何面的三角面片法线相同的特点,获取组成装配面的所有三角面片,实现了零件装配面的间接选取和高亮显示;根据零件关节装配特点,提出了一种关节孔快速匹配算法,实现了零件关节的快速匹配。最终该装配方法被应用到教育机器人三维仿真平台中并取得了较好的效果。     

基于ADAMS的三维虚拟道路的再现

针对ADAMS仿真软件,提出了三维虚拟道路模型的再现方法和适用于Ftire模型的规则栅格的组合道路的建模方法.利用采集的实际道路不平度的高程数据,结合ADAMS路面文件的编制格式,应用MATLAB语言编写了3D等效容积路面、3D样条道路及细合道路文件,真实的再现了三维虚拟道路.通过对车辆模型在这三种不同道路上的仿真,结果验证了三种道路模型的正确性,表明了组合道路在ADAMS环境中具有良好的可行性.三维虚拟道路的再现为今后道路谱数据库的建立提供了一种行之有效的方法.     

电梯三维虚拟仿真系统的研究与开发

伴随着城镇化建设电梯数量快速增长,电梯作业人员需求旺盛,电梯安装与维修培训安全隐患多、成本高、效果差。基于虚拟现实技术进行电梯三维虚拟仿真系统的研究与开发,应用Solid Works造型技术、3DS max模型渲染技术和Unity 3D虚拟场景技术创建三维虚拟场景并交互驱动模型,应用flash流媒体技术切换场景,应用JAVA编程技术编制系统操作界面,应用J2EE平台技术、Tomcat网络技术实现系统的运行。电梯三维虚拟仿真系统的开发实践为实验教学信息化建设提供了有益参考。     

基于特征提取的三维标注技术

对三维模型表达产品信息的方式和三维标注技术进行了研究,提出了基于特征提取的三维标注方法,定义了三维的精度特征符号.基于Pro/E平台,建立了三维精度特征符号库,并将三维精度特征符号和三维模型定义在同一组数据中.实现了3D模型上产品设计信息的三维标注,其中三维标注信息能被提取并保存在数据库中,用于后续的加工制作.     

基于 VR 场景的综放工作面仿真系统设计研究

针对现阶段井下综放工作面工艺流程及生产过程中设备姿态、动作的可视化程度低,实时监测井下工作面生产状态能力不足的缺点,结合综放工作面的实际运行环境与应用场景,构建基于 VR 场景的综放工作面仿真系统.提出系统的建设构想与目标,其关键性技术主要有综放设备及生产环境数字化三维建模、综放设备多体动力学仿真和井下生产过程物理引擎优化等.采用 ３DS MAX 软件构建系统三维模型,同时构建基于多体动力学的综放设备仿真模型,并对场景三维模型、三维模型的展现以及系统 VR 场景进行优化.系统在王家岭煤矿某工作面进行了实践应用.研究及应用结果表明,该系统实现了煤矿综放工作面工艺流程和设备运行状态的实时监测监控及可视化呈现,为煤矿的安全生产提供了可靠保障.     

基于局部曲面重建的逆向工程系统模型的研究

在分析逆向工程系统模型的基础上,提出一种基于局部曲面重建的逆向工程系统模型,可以根据现有产品的测量数据直接显示三维图像和快速成型,大大缩短逆向工程所需的时间,免除了大量复杂曲面建模的困难,同时分析了基于光线追踪的体绘制算法的原理和影响显示效率的因素,设计了光线追踪显示体数据的新求交算法。实验结果表明,该算法具有较强的实用价值,对于进一步推动逆向工程的研究和实用化具有重要的意义。     

采用可编程逻辑控制器的大型物体三维扫描重建

本文提出了一种新颖且实用的三维重建系统,以获取大型物体的三维数据。文中对该系统的组成以及所采用的方法和原理进行了研究。该系统由一个基于红外的三维扫描仪、两个导轨和一个基于PLC(可编程逻辑控制器)模块的高精度运动控制系统组成。运动控制系统控制安装在导轨上的三维扫描仪做匀速运动;三维扫描仪向物体投射红外线,并重建物体上所投射的红外线段;接着,系统根据三维扫描仪的运动速度,拼接局部重建数据,最终获得大型物体完整的三维重建数据。实验结果表明:与基于激光测距拼接的方法相比,该方法的测量速度约提高了7倍,测量精度约提高了2.5倍。基本满足工业生产中大型物体自动三维重建的稳定可靠、精度高、速度快等要求。     

Small-scale in vivo imaging of soft tissues by radioscopy using single X-ray photon counting

A method has been developed for routine laboratory visualisation of small‐scale soft tissue by means of transmission X‐ray radioscopy and tomography. Using termites as models, imaging quality with a spatial resolution of about 3 μm was achieved and 3D tomographic reconstruction was demonstrated. A termite worker individual was visualized before and after its metamorphosis towards the soldier caste. The developed methodology represents a non‐invasive and real‐time way of acquiring 3D anatomic data with a high contrast so that it is a promising candidate to become a tool for routine investigations in life sciences.     

磨床砂轮架零件三维参数化CAD系统的开发

文章以SolidWorks为设计平台,阐述了如何建立磨床砂轮架三维CAD零部件模型及其工程图;通过SolidWorks提供的对象模型和API编程接口,利用VB程序设计语言完成二次开发,建立了砂轮架三维参数化CAD系统.     

回转类零件DM特征库三维实体造型技术的研究

以零件DM (Design/Manufacture)特征为基础 ,构建回转类零件DM特征库 ,通过面向对象的程序设计语言VC ++和 3D图形标准OpenGL ,对回转类零件进行三维造型 ,为建立基于DM特征的三维零件统一特征模型和开发三维环境下CAD/CAPP/CAM集成制造系统提供基础     

成像光线追踪的舌面彩色三维成像方法研究

在中医舌诊的客观化研究中,舌面的彩色三维数据能为医生提供更全面的信息,提高诊断的准确性。提出了一种基于成像光线追踪的舌面彩色三维成像方法。在成像光线追踪模型的基础上,引入光平面约束,以准确确定成像点到空间测量点的映射,结合2个线结构光传感器的扫描测量,分别获取舌头上表面及下表面完整的三维信息,并根据空间测量点到成像点的映射,完成颜色渲染,获取对应测量空间点的颜色信息。设计并研制了舌面彩色三维成像系统,进行了测量及精度验证实验,实验结果表明该方法可以准确获取舌面的彩色三维信息。     

集装箱起重机三维参数化设计系统

主要研究了基于Pro／ENGINEER的集装箱起重机三维参数化设计系统关键技术的实现方法。首先构建零部件和整机三维参数化模型，然后利用Pro／TOOIXIT和VisualC＋＋实现三维参数化设计的二次开发，最后简述根据三维参数化模型生成典型零部件的工程辅助视图的机理。实践证明，该系统的研究可推动集装箱起重机及其他复杂大型结构件机电产品的数字化创新设计。     

基于Quest3D的某装备虚拟维修系统关键技术研究

当前用于开发复杂装备虚拟维修系统的平台主要有EON、Vega等,然而这些平台存在编程复杂、应用面少、价格昂贵等缺点。经过深入研究,本文解决了一系列关键问题,在Quest3D平台上成功地开发出了某装备虚拟维修系统,该系统对运行设备硬件要求低、逼真度高、开发及使用成本小。本文综合运用模型简化与优化技术实现了模型量大幅压缩的问题;提出了一种拆装序列智能生成的方法,实现了拆装序列的智能化生成;提出了光线阻挡算法与简单包围盒算法相结合的光线阻挡碰撞算法,实现了精确碰撞但又不影响系统运行速度。     

New data‐driven method from 3D confocal microscopy for calculating phytoplankton cell biovolume

Confocal laser scanner microscopy coupled with an image analysis system was used to directly determine the shape and calculate the biovolume of phytoplankton organisms by constructing 3D models of cells. The study was performed on Biceratium furca (Ehrenberg) Vanhoeffen, which is one of the most complex‐shaped phytoplankton. Traditionally, biovolume is obtained from a standardized set of geometric models based on linear dimensions measured by light microscopy. However, especially in the case of complex‐shaped cells, biovolume is affected by very large errors associated with the numerous manual measurements that this entails. We evaluate the accuracy of these traditional methods by comparing the results obtained using geometric models with direct biovolume measurement by image analysis. Our results show cell biovolume measurement based on decomposition into simple geometrical shapes can be highly inaccurate. Although we assume that the most accurate cell shape is obtained by 3D direct biovolume measurement, which is based on voxel counting, the intrinsic uncertainty of this method is explored and assessed. Finally, we implement a data‐driven formula‐based approach to the calculation of biovolume of this complex‐shaped organism. On one hand, the model is obtained from 3D direct calculation. On the other hand, it is based on just two linear dimensions which can easily be measured by hand. This approach has already been used for investigating the complexities of morphology and for determining the 3D structure of cells. It could also represent a novel way to generalize scaling laws for biovolume calculation.     

Usefulness of hard X‐ray microscope using synchrotron radiation for the structure analysis of insects

Three‐dimensional (3D) printing technology has the advantage of enabling specific visualization of creative ideas. Since synchrotron based images can provide high sensitivity and high resolution, they are a very useful technology to identify the 3D anatomy of microscale samples. X‐ray images using such synchrotron radiation are grafted to 3D printing technology. We can be obtained 3D images and modeling data of an ant using synchrotron radiation, and then, it were outputted with the 3D printer. A new way to identify the usefulness of the structure analysis is then found by visualizing the micro‐internal structure of diverse biomedical samples and creating an enlarged model. This study suggests methods of utilizing a 3D printed model produced through synchrotron radiation imaging in various fields such as bioengineering, medical, and education.