基于层切法可重构反求测量系统的研究

针对现阶段国内外层切反求测量系统存在的不足,提出了一种新的独立于加工设备可重构反求测量系统.论述了系统的工艺流程及其组成;研制了一种具有良好粘接性能和可切削性能的包埋材料;详细设计了断层截面图像采集系统.最后,以摩托车发动机缸体的三维断层反求作为典型实例,展示了该系统在实际工程中的具体应用.众多工程应用实例表明,该反求系统能够充分利用现有的设备资源,达到成本低、周期短和可重构等目的,具有广泛的工业应用前景.     

三坐标测量技术在反求工程中的应用

阐述了三坐标测量技术和反求工程的基本概念,着重介绍了三坐标测量技术的发展及其在反求工程中的应用和重要性。     

基于工业CT切片数据的反求建模技术研究

针对目前的反求技术研究都是对无分叉不带型腔的简单情况的零件,研究了复杂零件的工业CT(Industrial computed Tomography)切片数据建模技术,主要包括分割工业CT图像的方法、断层图像间的插值方法和反求重构等.采用基于边缘特征的二值化算法对图像进行分割,在此基础上提出了一种基于距离变换的目标图像插值方法,最后采用体绘制的方法对断层图像进行反求建模.对摩托车气缸头复杂零件工业CT断层数据进行了实验研究,实验结果表明,反求模型的合理性和平滑过渡都比较令人满意.     

快速造型技术中的反求工程

阐述反求工程在快速造型技术中所起的作用；目前反求工程在快速造型中常用的测量方法是三坐标测量仪法、激光三角形法、核磁共振（ＭＲＩ）和ＣＴ法、光栅法和自动断层扫描仪法；从测量原理、测量精度以及测量材料和范围等方面对测量方法作出分析和对比；总结在快速造型技术中所用的几种测量数据处理的方法，对比这些方法的原理、严谨及使用范围；提出适用于快速造型技术的反求工程系统所应具有的功能。     

反求工程中多传感组合测量系统研究现状与发展

实物数字化是反求工程的第一阶段,数字化的精度、效率以及获取数据的完整性直接影响到后期CAD模型的建立。多传感器组合测量系统对于提高数字化的效率和精度有很重要的意义。本文简要介绍了逆向工程中实物数字化方法及其特点,并针对反求工程实物数字化的特点重点论述了国内外多传感器组合测量系统的研究发展状况,分析了目前多传感器组合测量系统在反求工程中应用有待解决的问题。多传感器组合测量系统满足了整个数字化过程中柔性和自动化水平日益增强的需求,解决了单一传感器应用的局限性,将越来越广泛的应用于反求工程中。     

反求工程CAD软件RE-SOFT及其应用

RE-SOFT软件是基于三角Bezier曲面理论开发的,适用于复杂曲面反求工程CAD建模的软件。UGⅡ是一个成功的CAD/CAE/CAM软件,但在反求工程CAD应用方面因受到自身功能的限制,目前还难以解决复杂形状曲面的测量造型问题。结合复杂型面反求工程CAD三维建模问题的特点,提出通过专用反求工程CAD软件RE-SOFT与UGⅡ结合的建模方法,成功地解决了一些复杂曲面零件的反求工程CAD建模问题。     

反求工程与CAD/CAM系统集成及应用开发研究

反求工程是一门实用化程度很高的新产品开发技术,它利用三坐标测量机或电子扫描装置对用作参考物的样品快速测量,将测得数据反求为可被ＣＡＤ／ＣＡＭ软件接受的数据模型,进而作修改和详细设计,达到快速开发新产品的目的。本文介绍了反求工程的应用步骤、集成技术和应用范例。     

反求工程与CAD／CAM系统集成及应用开发研究

反求工程是一门实用化程度很高的新产品开发技术,它利用三坐标测量机或电子扫描装置对用作参考物的样品快速测量,将测得数据反求为可被ＣＡＤ／ＣＡＭ软件接受的数据模型,进而作修改和详细设计,达到快速开发新产品的目的。本文介绍了反求工程的应用多骤、集成技术和应用范例。     

CAE分析的原型验证

反求工程在数字化设计中的应用 反求工程(Reverse Engineering,RE),也称逆向工程、反向工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,再根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程.     

反求工程技术在机械产品设计中的应用

对机械产品的反求过程进行了系统分析,对反求三维测量、利用反求软件进行曲面重构、及三维造型等反求工程中的关键技术阶段进行了详细的探讨。     

红外相机光轴标定研究

随着红外技术的不断发展,红外成像定位系统在现代工程测量中的应用越来越广泛。大部分测量系统一般都会选取红外相机的光轴作为系统的参照基准,因此红外相机的光轴标定的准确性将直接决定整套测量系统的准确度等级。激光跟踪仪是空间尺寸测量的一种常用仪器,它可以建立笛卡尔三维坐标系将空间任意点以坐标点形式表示出来,通过坐标点确定系统中点、线、面之间的几何位置关系。利用三靶球位置坐标原理将红外相机的光轴等虚拟参数以空间坐标点的方式标示出来,为后续试验人员的校准定位工作提供一定的技术依据和参考。     

基于ART的光学过程层析成像扇束图像重建

光学过程层析成像是近几年发展起来的一种新型的光学测量技术，它源于医学CT的基本理论和方法，可认为是医学CT技术在工业过程监测领域的自然延伸和发展。然而，由于过程层析成像的被测对象为快速变化的工业过程，因此，其投影数据的数量比医学CT少得多，而实时性则要求更高。利用一种扇束扫描制式的光学传感器有利于提高光学过程层析成像的空间分辨率及测量精度，但在这种扫描制式下，引用医学CT的常见图像重建算法(如数据重排方法、反投影法和滤波反投影法等)却不适用或难以胜任工业检测的要求。为此提出了一种代数重建技术来提高光学过程层析成像的测量精度和速度。该算法不仅适用于少数投影数据的情况，也能使求解过程遍历几乎所有的图像像元，因此成像效果好和实时性较高，具有工程应用价值。     

Efficiency of grid representation and its algorithms for areal 3D scan data

This paper describes the efficiency of a grid representation for an areal 3D scan data and the algorithms for managing measurement data captured by areal 3D scanners. Due to the measurement principles of areal 3D scanners, a measurement point is generated for each pixel of the imaging sensor inside the 3D scanner. Therefore, when the measurement points are perspectively projected on the image plane of the imaging sensor, each point has one-to-one correspondence to the imaging elements of the sensor that has a regular grid structure. By using this property, measurement points are represented by their depth values in a grid representation model. Compared to the conventional representation model, such as triangular mesh and cloud of points, the grid representation uses less memory and allows efficient algorithms for processing the measurement data captured by areal 3D scanners. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Soon Hung Han Minho Chang is a Professor at the department of mechanical engineering at Korea University in Seoul Korea. He received a PhD degree in Mechanical Engineering from MIT in 1996. He worked for Korea Institute of Science and Technology. His research interests include mechanical design, three-dimensional measurement, and CAD. Yun Chan Chung is a Professor in the department of die and mold engineering at Seoul National University of Technology, Korea. He worked for Cubictek and DaimlerChrysler, developing CAD/CAM systems mainly in die and mold making. He received PhD in Industrial Engineering from KAIST in 1996. His research interests include digital manufacturing, tool-path generation and verification, and software engineering.     

层去图像法反求工程中的数据处理

提出层去图像法反求工程中的数据处理方法。首先采用多帧平均、中值滤波和保持细节平滑滤波对图像进行预处理,使图像质量得到恢复与改善,然后再进行图像分割和边缘检测,最后进行轮廓追踪有其多边形逼近。实践表明,所提出的数据处理方法具有较好的应用效果。     

基于无衍射光束的水平方位角测量方法研究

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。     

线结构光扫描测头结构参数优化设计

线结构光扫描测头在逆向工程中应用广泛,其测量精度对3D重建可靠性有重要影响。本文建立了基于光学三角法的线结构光扫描测头数学模型,由坐标转换和透视成像原理实现二维像素坐标与三维世界坐标间转换。分析了线结构光扫描测头结构参数对测量精度的影响,推导出测量误差模型。分析了漫反射光强度变化对结构参数的影响,结合实际设计需要给出边界约束条件,并仿真实现结构参数优化设计,误差低于0.02mm。     

便携式多功能钻孔成像测量系统的研制

该文研究了一种基于OMAP4460嵌入式平台的便携式多功能钻孔成像测量系统,设计了钻孔成像测量系统的总体方案,详细阐述了微处理器、图像采集模块、深度采集模块、光源模块以及电源模块的硬件设计。为了实现钻孔成像测量系统的人机交互和信息展示,开发了钻孔成像测量系统APP,能够完成图像预览、拍照、录像、姿态显示、深度显示、参数设置、数据存储等功能。为了测试该钻孔成像测量系统的应用效果,选取了一个地面水文地质观测孔进行测量。试验结果表明:钻孔成像测量系统能够清晰观测孔内情况,准确采集钻孔轨迹和深度信息,完全满足目前地质勘测领域的测量要求。     

惯性约束聚变靶丸高精度X射线数字成像

为了实现惯性约束聚变(ICF)靶丸几何尺寸的高精度、高效率检测,开展了靶丸X射线数字化成像系统的设计与研制。首先,分析了X射线直接投影成像和X射线透镜耦合显微成像的适用范围,根据ICF靶丸尺寸小、吸收衬度弱的特点,确定了基于X射线透镜耦合显微成像的技术路线。然后,分析了影响系统成像分辨率、图像衬度和测量效率的关键因素,确定了低几何放大成像,低电压、小焦点、高功率X射线源及高分辨CCD探测的总体技术方案,该方案能够有效抑制相衬效应和半影误差,解决了现有X射线数字成像设备测量靶丸时边缘扩展严重、尺寸测量误差大的问题。最后,对系统的性能进行了分析测试,实验结果表明,系统成像衬度良好,成像效率较高,分辨率优于0.5μm。靶丸几何尺寸的测量不确定度可达0.9μm(k=2),满足ICF靶丸几何尺寸高精度、高效率的检测需求。     

基于成像提取的RCS精确测量方法研究

高精度雷达散射截面(RCS)测量对背景环境具有较高要求,当背景环境存在较强干扰时,通过背景矢量对消难以消除杂波影响。提出基于成像提取的高精度RCS测量方法,从背景杂波中分离和提取出目标的散射信号,从而提高了测量的精度。首先推导了像与RCS的数学关系,然后利用转台模式下的测量回波进行成像处理,得到目标区域的二维像;从成像区域中提取目标的二维像,通过波谱变换和定标获得目标的RCS。仿真结果表明,该方法对于具有干扰情况下的RCS测量,可以改善3~5 d B的测试精度,并且能够对弱散射目标进行测量。实验结果表明了成像提取方法的有效性和准确性。     

基于数字图像相关的光学引伸计应变测量精度研究

基于数字图像相关(DIC)方法的光学引伸计在应变测量领域有着广泛的应用。为了提高数字图像相关方法的测量精度,本文采用二维DIC与三维DIC的光学引伸计、基于双45°反射镜成像的二维光学引伸计以及电测法,对单轴拉伸试验中不锈钢试件的应变进行同时测量,比较分析了各个光学引伸计在测量轴向与横向应变方面的优劣以及误差产生的原因。实验结果表明:试件离面运动的存在大幅降低了普通二维光学引伸计的应变精度;基于双45°反射镜成像的二维光学引伸计可以有效消除离面刚体位移对测量结果的影响,其应变测量精度(尤其是横向应变精度)高于其他光学引伸计,且测量结果与电测法的测量结果高度吻合;三维DIC光学引伸计的横向应变精度明显不如轴向应变精度。