基于第二代Curvelet变换的散乱点云去噪方法

提出了一种新的针对无组织散乱点云的去噪处理方案:首先,建立三维栅格阵列,并对散乱点进行空间栅格划分,初步确定散乱点之间的三维拓扑位置;第二步,运用最小二乘法确定栅格中散乱点的最佳逼近平面,以平面的法向量为z轴建立新的三维坐标系,并将栅格内的散乱点向该坐标系进行坐标转换。此方法对散乱点的深度信息具有很好的分离效果;第三步,将第二代Curvelet变换的最新研究进展引入到文章的方案中,对投影后的散乱点当做图像型数据进行Curvelet变换,设置阀值对变换后的系数进行筛选,从而达到去除噪声的目的。文中所采用的方案充分利用了无组织散乱点云中包含的深度信息,对噪声敏感。从试验的结果来看,获得了满意的散乱点云去噪结果。这些数据也可以作为快速成型制造和逆向工程的数据源。     

大型复杂锻铸件三维扫描点云数据去噪及光顺研究

逆向工程,对锻铸件的三维点云数据处理是获得复杂零件外形尺寸的关键环节。如何从散乱的、多噪点的点云数据中得到无噪点、光滑的三维点云是人们一直研究的重点。依据散乱点云中的噪声点的特征进行分类,并提出一种分步去噪及光顺方法。首先用格网阀值法去除第一类噪点,用格网法去除第二类噪点,最后用双边滤波法对数据进行光顺处理。结果表明该方法不仅有效去除了锻铸件的三维点云数据的噪声点,同时获得了光滑的测量表面,保留了尖锐特征。     

基于平面曲率提取产品特征线的散乱数据建模

提出了一种基于平面曲率从散乱数据中提取特征线的方法,它包括三个主要步骤：首先对散乱数据截取平面点云,利用平面曲率法提取特,正点;然后,把取得的特征点作为NURBS曲线的节点,求出NURBS曲线,用能量法光顺,生成产品特征线;最后,利用生成的特征线分割测量数据,然后分块拟合。该方法把复杂的三维散乱数据的产品特征线提取问题变为简单的二维计算,降低了运算复杂度。     

一种点云数据曲线光顺处理算法

在光顺点云数据时,为了避免采用多项式曲线拟合点云数据难以取得较好的拟合效果,以及采用分段曲线拟合方法在分段处不满足函数连续性和可导性的缺陷,在传统最小二乘法曲线拟合的基础上,提出了基于拉格朗日乘数法对点云数据光顺处理的算法,对该算法进行了建模、求解及实际算例验证.通过对点云数据处理后结果表明:光顺后的曲线及曲线一阶导数在全域下均连续,且光顺后值与初始值最大偏离误差值不超过0.1mm,偏移幅度小于0.5％.因此,该算法曲线拟合精度高,满足点云数据光顺处理的要求,为点云数据的曲线光顺处理提供了参考依据.     

飞机叶片焊接修复中的三维测量重构技术

提出一种基于NURBS理论的叶片点云处理和曲面重构的方法.飞机涡轮叶片是结构、气动、强度等多学科优化设计的结果,其外形为复杂的自由参数曲面.用最小二乘法将拓扑后的点云局部曲面拟合对异常点去噪,依据曲率阈值点云分割.将双三次Coons的B-spline形式曲面作为基面,散乱点云无约束曲面逼近,利用优化理论迭代得到曲面控制点从而确定B-spline曲面方程.根据NURBS理论对曲面拼接修剪,复原磨损叶片的三维模型,为后续的焊接修复提供精确三维模型.     

航空发动机叶片数字化再制造方法研究

叶片作为航空发动机的关键部件,其数字化三维模型等核心技术资料一直由国外发动机厂商垄断。为获取航空发动机叶片的三维数字化模型,提出一种基于海量点云数据的叶片数字化模型重建方法。利用激光扫描仪获取的叶片点云数据;在点云数据预处理部分,进行点云对齐并合理精简;将点云数据截面转化为含有噪声的时域信号进行滤波,引入单树小波包分析方法,并通过坐标变换将其分割为叶盆面和叶背面;依据叶片的型面特点,采用不同方法对叶片截面边界进行拟合。反复上述过程,采用蒙面曲面的方法建立叶片数字化三维模型。实验结果表明,利用该方法建立的发动机叶片模型具有良好的光顺性和几何精度,明显提升了建模效率。     

一种高温大型锻件的快速现场测量方法及实验

提出一种基于二维激光雷达的现场测量高温大型锻件的方法,系统由二维激光测距雷达、伺服电机、减速器等部件组成。先由伺服电机驱动二维激光测距雷达在不同的平面内对锻件进行扫描,得到不同坐标系下锻件表面点的坐标;之后根据坐标系间的变换矩阵,将所有坐标全部变换到统一的测量坐标系下,从而得到锻件的整体点云数据,并重构得到锻件的三维模型,进而实现尺寸测量。实验室标准件实验与锻造车间真实大型锻件实验均证明,该方法用于在线测量具有可行性和快速性,为锻造工艺在线优化奠定了基础。     

Z-map模型点云的边界提取及光顺处理

针对一组具有型腔曲面特征的点云,利用分层切削法,并借鉴刘炉山提出的求解截面数据点的算法,提出分层提取边界的算法.将点云网格化,确定分层平面,在每个分层平面上求出边界点集,并区分出分别属于型腔和岛屿的边界点,利用B样条曲线拟合技术进行光顺处理.实际应用结果表明:采用该方法进行边界线的提取,运算速度快,效果较好.     

快速成型中散乱数据点云的自适应分层算法研究

提出了一种快速成型中散乱数据点云的自适应分层算法,该算法根据分层厚度阈值对散乱数据点云进行空间栅格划分,采用八叉树组织其空间拓扑结构,基于该结构获取层面邻域数据,通过其曲率分布特征自适应调整分层厚度,根据层面邻域数据与分层平面的交点获取分层数据.实验证明,该算法数据适应性强,分层数据获取准确性高,可快速有效地实现散乱数据点云的自适应分层处理.     

Bézier曲线在五轴直线插补刀路优化中的应用

为了解决五轴机床直线插补过程中,机床抖动及进给轴速度与加速度不连续等实际问题,对五轴直线插补刀路转接光顺进行了研究。基于刀轴的球面坐标系与平面坐标系存在的数学关系,通过2个欧拉角表示刀轴矢量,将其转换为平面问题。针对刀位点与刀轴矢量,利用Bézier曲线对其同时进行转接光顺,提出了一种新的插补光顺思路。经过Bézier曲线转接光顺后的五轴直线插补路径,保证了直线轴和旋转轴速度与加速度没有突变。在模拟过程中共生成839个插补点,每个插补点所消耗的直接计算时间为0.186ms,能够满足实时性要求。在五轴龙门式雕铣机上进行验证,光顺后的速度和加速度没有超过最大约束值,验证了插补光顺思路的可行性。