ICT图像实体重建技术中的边缘检测和特征识别

在ICT图像实体重建技术中，需要进行实体轮廓的边缘检测和特征识别。本文采用Sobel算子对图像进行边缘检测，得到图像的边缘点，通过多次过滤进行边缘细化；然后根据轮廓跟踪准则对边缘点进行排序，将图像数据转化为具有单像素宽的轮廓线；最后对轮廓线加以识别，用线段来表示实体的同一特征体素。     

基于体素数据造型与SolidWorks的三维重构算法的研究

根据浮力法测量到的正方体体素数据，经过数据排序等处理，排除冗余数据点，将整体数据分割成薄层数据，由VB软件调用SolidWorks2004构造实体模型，提取薄层截面轮廓线，在SolidWorks2004中实现实体表面顺滑，并最终重构出三维实体模型。     

数字图像在CAD中反求三维模型方法的研究

在CAD中反求三维模型的设计理念,是针对零件的截面形状相同、并且外形轮廓较复杂的特点,采用扫描或照相的手段获得零件的截面图形,通过MATLAB软件对图像进行处理,生成二值图,并得出轮廓线各点的坐标,再结合AutoCAD将各点用非均匀有理B样务曲线拟合.将绘制的轮廓线用Region命令定史为面域,然后将该面域用Soldedit命令进行拉伸,即得到三维实体模型.进行布尔运算,将外轮廓实体减掉全部内轮廓实体,完成零件三维模型的反求.     

一种双面凸轮的反求设计方法

提出一种双面凸轮的反求设计和误差控制方法。从动件类加速度对轮廓曲线误差敏感,通过修正从动件类加速度曲线,以间接提高凸轮廓线精度。通过数字化测量,获得凸轮双面轮廓的点云数据,对点云数据进行精简并进行重构、装配对齐,获得凸轮轮廓实体模型。对获得的凸轮轮廓数据二次求导并拟合,获得从动件类加速度曲线和类加速度误差值。基于类加速度误差与从动件位移误差的关系函数,对轮廓线进行修正,从而消除反求误差。     

基于NURBS的自由曲面精确拟合方法研究

提出了一类卷曲模型的NURBS曲面建模新方法。借助提出的截面轮廓设计技术,构造了点云数据的系列截面轮廓线,并以蒙皮操作为基础得到了能反映点云基本几何特征的基面。应用参数校正技术,给出了一种合理且比较有效的基面参数化方法,并由此用加权最小二乘算法实现了基于迭代的NURBS曲面的精确拟合。实际的算例结果验证了方法的实用性及精确性,非常适于模具型腔建模。     

逆向工程约束识别及归约处理

基于特征约束建模的思想就是从测量数据中提取出特征参数,并推断出特征之间的约束关系,从而实现设计意图的重现,进行再设计,实现产品的创新。本文研究了逆向工程中截面轮廓特征和规则二次曲面特征约束自动识别方法,在测量阶段对一些较为简单的约束进行初步识别,然后利用预定的域值参数识别特征元之间的关系,并对识别得到的约束进行合并归约处理,尽量得到原模型的全部特征间的约束,以建立完备的逆向工程特征约束模型。     

基于SolidWorks的截面草图曲线约束优化技术研究

二维截面曲线重建与正向设计技术相结合是实现复杂外形产品CAD模型重建的重要方法。针对该问题提出了基于SolidWorks软件草图的二维截面曲线约束优化技术,并对截面草图曲线的拟合表达、约束表达和约束优化模型的建立及其求解等关键技术进行了深入研究。应用实例表明,基于SolidWorks的截面草图曲线约束优化方法可以得到在满足约束条件下的数据点列最优逼近曲线,基于该优化曲线可以高效、准确地构建出复杂外形产品的曲面模型。     

基于截面轮廓的NURBS曲面重建

提出了一种基于变截面轮廓线族重建NURBS曲面的方法。用自动跟踪法反求出轮廓线组的脊线,并用脊线自动调整各轮廓线的起始点位置。然后插值各个轮廓线,构造封闭的样条曲线,以特征点处的节点为分段点实现多条样条曲线的分段相容,并蒙皮构造封闭的B样条曲面。对于有特征点的轮廓线,通过设置特征点的重数及在曲线构造和曲面蒙皮中的相应处理,可以在曲面上保留轮廓线中的特征。     

基于特征实体模型上的截面轮廓自动特征识别方法

复杂零件特征实体上的相交特征自动识别问题，仍是CAD／CAPP领域未解决的难点。本文提出了基于特征实体模型上的截面轮廓造型自动特征识别方法，并制定了一系列各类特征的合理识别规则和识别算法。这种方法探索了一条实现自动特征识别的新途径，实现了对复杂箱体类零件的加工加工特征自动识别与信息自动提取，从而实现了CAD／CAPP系统的信息自动传递。     

Pro/E曲面造型技术的牙齿三维模型重建

提出基于曲面造型功能的三维模型重建方法,并应用Pro/E软件实现口腔牙齿的CT(Computed Tomography)影像的三维实体重建,生成町编辑的牙齿三维实体模型.该方法综合使用Photoshop、AutoCAD、Pro/E图形图像处理软件,主要实现过程为:通过螺旋CT获取断层图像;用Photoshop去除噪点,提取断层轮廓线;用AutoCAD样条拟合断层矢量图;用Pro/E曲面造型技术形成三维实体模型的重建.该模型与螺旋CT三维重建影像比较,具有更好的几何相似性与还原性.     

基于截面复合曲线约束重构的反求工程参数化建模

提出了基于截面复合曲线约束重构的反求工程参数化建模方法,并对其中的截面数据获取、平面离散曲线分段及整体约束逼近等关键技术进行了系统研究。给出了截面数据获取的点云切片法;设计了拟合误差控制下直线段与圆弧段数据分离的区域生长法;建立了截面复合曲线整体约束逼近的最优化数学模型,并用Lagrange乘子法进行了优化模型求解。最后给出了一基于约束重构的截面复合曲线进行反求工程参数化建模的实例。     

基于改进信赖域算法的三维不规则缺陷重构

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料设备的在线检测当中,是一种有效的缺陷检测方法。如何利用缺陷漏磁信号进行三维不规则缺陷轮廓重构是漏磁检测中的关键问题。然而,三维不规则缺陷漏磁检测的有限元模型计算量大,因此难以快速获得精确的漏磁信号,并且由于缺陷重构的不适定性,研究中不容易获得不规则缺陷的精确轮廓。本文提出了一种用于计算三维不规则缺陷漏磁信号的单元磁偶极带叠加模型,并验证了使用该正演模型进行漏磁计算的有效性,针对三维缺陷轮廓重构的高维优化问题,提出了一种带边界约束的基于信赖域的投影Levenberg-Marquart算法,实现了三维不规则缺陷轮廓的重构。实验结果表明:该三维不规则缺陷重构方法不仅不需要大量的漏磁检测数据,并且相对于群智能算法,重构误差降低了90.1%,最大深度误差降低了53.9%,耗费时间减少了96.1%,实现了高精度的缺陷重构。     

航空发动机外形点云的保特征去噪方法

三维激光扫描设备可以提供航空发动机外形实测点云,但其中包含的噪声会直接影响后期外形几何模型的重建精度。为保证在去除噪声的同时不模糊或破坏掉发动机复杂的外形几何特征,提出了一种基于深度学习的点云保特征去噪方法。将航空发动机外形噪声点云分割成特征数据和非特征数据之后,分别设计了特征去噪网络和非特征去噪网络,用于预测特征噪声点和非特征噪声点的位置修正向量,噪声点沿预测向量移动后被投影回模型真实的底层表面上,实现去噪。构建了用于特征去噪学习和非特征去噪学习的数据集。验证结果表明,在将该方法应用于各种噪声尺度的发动机外形点云时,相比现有的学习基方法,去噪效果得到提高,且有更好的几何特征保护能力,可以为后续重建提供高质量点云。     

基于ISOMAP降维的复杂轮廓异常点识别方法

高维复杂轮廓异常点识别方法研究是目前过程轮廓监控的重要课题之一。以高维复杂轮廓为研究对象,建立非参数轮廓矩阵模型,将基于测地距离的ISOMAP非线性降维技术与χ2控制图相结合,提出新的轮廓异常点识别方法,以实现高维复杂轮廓异常点的准确识别。仿真实验和实际案例的应用分析结果证实该方法在异常点识别的准确性方面具有良好的性能。     

基于原始曲面信息的变形网格的曲面重构

为了对有限元分析后的模型进行干涉检查和再分析,需对变形后的网格重建实体模型。基于原始曲面的信息,对变形后的网格进行区域分割,针对分割后的每个特征区域,分别对二次曲面和B-样条曲面采用了不同的重构方法。对于二次曲面,提出了一种基于等参数线的二次曲面参数提取的方法;对于B-样条曲面,给出了一种误差控制的B-样条曲面拟合的多步迭代方法。基于原始模型的拓扑结构,对重构后的曲面进行裁剪缝合得到变形后的实体模型。由于利用了原始曲面信息,使得曲面重构得以简化。实验表明,基于原始曲面信息的曲面重构方法可以快速有效地重构出任意复杂拓扑结构的变形后的曲面。     

面向速度各点异性的刀具运动扫掠体建模与仿真

根据刀具回转体的几何特点,考虑刀具运动时表面各点的速度差异性,建立了回转体的球体模型,计算了多轴数控加工的刀具扫掠轮廓线,进而获得了刀具扫掠包络面,并进行了加工过程仿真验证。算法考虑了多轴数控加工机床运动链和多轴刀具运动的速度特点,无需复杂的方程求解和数值分析,直接简单准确地确定了刀具运动扫掠体的几何表达。     

铸件任意剖面的温度场显示

任意剖面的温度场显示是铸件凝固过程数值模拟后处理的重要技术。提出了一套铸件任意剖面求取及高质量彩色云图生成的通用方法，即基于铸件实体模型的STL格式求取剖面轮廓线、对剖面进行三角化，以及利用四面体插值技术求得剖面上的温度场，并采用0penGL的裁剪平面实现任意剖面及其彩色云图的绘制。     

基于逆向工程的蒙皮曲面重构技术研究

针对蒙皮曲面生成时截面线相容性处理所带来的数据量过大问题,提出一种蒙皮曲面重构方法.从三次B样条曲线插值入手,基于垂距对自由曲面自适应数据采样,构建物体外形轮廓曲面.该方法可以有效去除截面线相容性处理所产生的大量的冗余控制顶点,在用户定义的精度内实现数据压缩和光滑的曲面造型.最后,应用该方法给出一个完整的基于逆向工程的蒙皮曲面构造过程.     

基于多翼型特征的非奇异变形感知方法研究

针对传统变形感知方法在复杂翼型结构中常见的病态、奇异等问题，提出了一种基于多翼型特征的非奇异变形重构模型。依据Timoshenko梁变形理论，采用依存插值技术离散单元位移场，建立理论截面应变与测量应变的最小二乘变分函数，推导单元节点变形与测量应变的积分重构模型。该模型的位置无关性有效消除评估截面选取不当引起的奇异，增强重构模型在复杂翼型结构中的适用性。同时，针对应变传感器服役期间常见的环境扰动，以重构精度与鲁棒性为评估指标，建立自适应多目标粒子群优化模型。实验结果表明，提出的重构模型整体测量精度较高，在机翼变形量小于20 mm范围内最大绝对误差为0.26 mm,最大相对均方根误差为0.42%;当变形量增大时，绝对误差随之增大，但相对均方根误差不超过3.5%。因此基于多翼型特征的非奇异变形重构模型能够满足机翼实时重构需求，有效扩展变形感知方法在复杂结构中的应用价值。