基于锥光偏振全息测量法的自由曲面零件的光学非接触式自动检测

为了解决测量复杂自由曲面零件的速度和精度问题,提出一种基于锥光偏振全息测量方法的自动检测系统.该系统在5自由度自动定位系统的支持下,根据零件的三维CAD模型实现了对自由曲面零件的自动检测.文章介绍了锥光偏振全息测量法的原理,对系统进行了详细描述,讨论了系统基于CAD模型的检测规划及其优化算法,并介绍了相关的自由曲面叶片零件测量的实验结果.     

基于激光线扫描传感器的大自由曲面测量系统

大型自由曲面的测量对于逆向工程、产品质量检测等具有重要意义.基于激光线扫描传感器与可大范围运动的工业机器人手臂,提出了一种非接触、高效率的测量方法.论述了测量系统的原理与组成结构,研究了自由曲面的数据处理技术,着重分析了系统所采用的点云拼合方法.实验结果表明:该方法能够实现较高精度的测量,对大型自由曲面的测量效果也较为理想.     

基于立体视觉的玉米叶片形态测量与三维重建

提出一种基于立体视觉的玉米叶片形态测量和重建的方法。利用双目立体视觉系统获取玉米叶片的两幅图像,通过图像分割技术和边缘检测算法对每幅图像中的玉米叶片进行边缘提取;利用极线约束和彩色图像RGB值对图像进行匹配,计算出叶片边缘的三维坐标,从而恢复叶片的三维边缘;利用对叶片边缘的恢复技术,对叶片曲面进行三维重建;根据恢复的区域点云,可以测出任意两点的空间距离,实现了对叶片的三维测量。试验结果表明,此方法能够很好地恢复玉米叶片的三维信息,为玉米叶片三维形态的无损、快速检测监测提供了新的方法。     

大型定子叶片铸件的数字化测量及误差评定

随着航空、航天、船舶、汽车和模具工业的飞速发展,复杂曲面的数字 化测量与误差评定技术对曲面加工精度起着越来越重要的作用。利用激光跟踪测量设备对大 型定子叶片铸件进行了数字化测量,对测量点云进行了去噪、精简等数据处理,并将测量点 云与理论模型进行了基准匹配,计算出了定子叶片铸件各部位的误差分布,实现了对大型定 子叶片铸件的误差评定;测量及误差分析结果可以用于优化叶片在后续加工中的装夹姿态, 使叶片各部位的加工余量趋于均匀,有效提高产品制造精度和加工效率。     

面向模具陡峭区的接触式测量误差补偿方法

为了实现大型复杂曲面模具的加工与检测一体化,避免二次装卡误差问题,针对模具的陡峭曲面,利用基于UG二次开发的在机测量系统,提出合理的测量点选择及测量误差补偿方法。对陡峭曲面进行在机测量实验,通过与蓝光数码光栅三维扫描仪得到的测量结果进行比对,验证了该测量误差补偿方法在实际生产中的可行性,为大型复杂曲面模具的测量提供了一种高效、准确、低成本的测量系统。     

MEMS高温温度传感器的研制和测量精度研究

智能航空发动机及其他机械系统的智能化需要原位集成制造的传感器,为此制作了发动机涡轮叶片原位集成高温温度传感器,该高温温度传感器采用MEMS微制造工艺将厚度在微米量级的微小传感器原位集成在航空发动机涡轮叶片表面,利用微技术制造的传感器和标准的热电偶进行了一系列的高温温度试验和一系列细致的高温温度表征测量研究。该微制造工艺攻克了两项技术难关：曲面表面的光刻技术和高温绝缘层的制作技术。涡轮叶片表面原位集成的微传感器不仅可以原位测量高达800C的环境温度,并且具有很高的机械强度,可以承受高达40g的振动和100g的冲力。研究还表明,在高温测量的环境下,高温温度的测量精度和高温环境的温度场（高温温度的空间分布与升温时间迟豫）密切相关。由于高温环境温度场的差异,可以产生高达10%的测量本征误差。     

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法.通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法.该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面.采用该方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率.     

作物可视化中的碰撞检测及响应研究

将碰撞检测与响应技术引入作物可视化生长模拟,针对以NURBS曲面表示的作物叶片,提出了一种基于曲面分割技术及混合层次包围盒实现作物叶片间碰撞检测的方法.首先采用节点插入技术分割叶片曲面,然后为分割后的叶片曲面建立轴向包围盒(AABB)与固定方向凸包(FDH)的混合层次包围盒树:根节点采用AABB包围盒,以快速排除不可能相交的叶片;其它层节点采用FDH包围盒,以保证精确地判定距离较近的叶片间碰撞状态.在此基础上,根据作物叶片形态变化规律,提出了较合理、有效的冲突响应机制.实例分析表明,所建立的算法可有效地应用于作物叶片碰撞的模拟实现.     

逆向工程的关键技术及其应用研究

全面论述了逆向工程的应用领域;讨论了坐标点的测量技术,说明了各种测量方法的特点和适用范围;阐述了逆向工程中曲面重建技术及存在的主要问题,提出了一种用Ｂ样条曲面重构复杂雕塑曲面的算法。该算法首先利用部分测量数据构造张量积的Ｂ样条网格曲面,通过确定适当的检查点,并计算检查点到所构造的Ｂ样条网格曲面间的距离,从而控制重构曲面的构造精度;文章最后给出了与通用ＣＡＤ／ＣＡＭ集成一体的曲面自动重建模块的主要功能。     

基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片建模

论文提出一种基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片交互式设计方法。该 方法以叶片轮廓及叶片主脉中轴点数据输入并生成网格曲面,通过拉普拉斯网格变形技术对 叶片的曲面网格进行交互式编辑。轮廓中轴数据点既可以通过三维数字化获得,也可以根据 叶脉形态计算得到。实验证明,该方法具有较好的普适性,变形计算快速,能够达到实时交 互设计的需要,所生成的叶片不仅能够很好地保持叶片的面积特征,同时在形态上具有较强 的真实感。     

作物可视化中的碰撞检测及响应研究

将碰撞检测与响应技术引入作物可视化生长模拟,针对以NUR13S曲面表示的作物叶片,提出了一种基于曲 面分割技术及混合层次包围盒实现作物叶片间碰撞检测的方法。首先采用节点插入技术分割叶片曲面,然后为分割 后的叶片曲面建立轴向包围盒(AAI313)与固定方向凸包(FDH)的混合层次包围盒树:根节点采用AA1313包围盒,以快 速排除不可能相交的叶片;其它层节点采用FDH包围盒,以保证精确地判定距离较近的叶片间碰撞状态。在此基础 上,根据作物叶片形态变化规律,提出了较合理、有效的冲突响应机制。实例分析表明,所建立的算法可有效地应用于 作物叶片碰撞的模拟实现。     

利用虚拟仪器技术的油品水分检测仪

提出利用虚拟仪器技术构成的油品水分检测仪，它集数据检测、处理及融合为一体，并较好地解决了射频电容传感器的温度补偿问题，使油品水分的测量更加快速、方便、准确。给出了曲面拟合方程系数的获取方法和实际油品含水量测量程序框图。实践证明该仪器能满足检测要求。     

汽车发动机风扇叶片的逆向造型与分析

以汽车发动机风扇为研究对象,采用ATOS光学测量系统对风扇表面数字化得到其三角网格模型,利用三角网格数据预处理技术、过渡曲面特征提取方法、三维重构及实体造型原理对叶片进行逆向造型,并对重构的模型进行光顺性和精度校检。获得符合设计要求的叶片实体模型。     

骨架驱动的作物叶片变形模拟

针对作物器官的变形问题,将骨架驱动物体变形的方法应用于作物器官的局部变形,提出了一种骨架驱动的叶片变形方法：生成叶片骨架模型,驱动骨架模型发生变形,并根据变形后的叶片骨架将变形操作应用到叶片曲面上,进而实现叶片曲面变形。应用该方法,分别对小麦叶片曲面进行弯曲和扭曲变形模拟。实验结果表明,基于骨架驱动的作物叶片形变方法能灵活控制叶片弯曲和扭曲程度,从而获得自然的叶片曲面变形效果。     

3维植物叶片精确建模和绘制技术研究

准确、灵活的叶片模型对植物建模具有重要的意义,但目前大部分植物叶片曲面模型没有提供足够的准确性和细节描述。为了给生成准确、细致的叶片几何模型提供灵活的方法,即首先利用B样条曲线来描述叶片的边缘轮廓和主脉;然后用Delaunay三角化方法对叶片曲面进行网格化;最后通过改进Loop细分规则的自适应细分方法来优化叶片曲面,从而为植物叶片提供了一种灵活的3维几何造型描述方法。由于B样条曲线能够很好地描述大部分植物叶子的轮廓,Delaunay三角化方法的使用又解决了包含多个裂片的叶片曲面的网格化问题,而自适应曲面细分方法则不仅使得生成的空间曲面具有更高的光滑度,同时可使得生成的叶片曲面能够进行卷曲变形。实验结果充分表明,该方法是有效的。     

CMM技术在圆锥表面测量中的应用

随着先进技术突飞猛进的发展,利用传统测量工具(如千分表、量块和卡尺等)在测量精度和被测工件尺寸、形状较复杂零件的测量(如曲面)中都存在不可避免的瑕疵,而精密检测技术则能克服传统测量技术的缺点,具有能够测量复杂几何元素、精度高以及操作快等优点,现已大量应用于企业的生产与制造。     

植物叶片面积和周长的快速测量方法

针对传统叶面参数手工测量方法精度低、速度慢的缺点,本文介绍了基于扫描仪的计算机图像处理技术来测定植物叶片面积和周长的方法.在Visual C++6.0编程环境下,遵循TWAIN标准,完成了应用程序与扫描仪的软件接口实现.基于叶片图像的灰度直方图,提出了找到分割叶片和背景的最佳阈值的方法.通过Canny边缘检测算法,检测得到叶片的闭合边界.并将两种方法实际的测量数据与标准测量叶面参数软件测量数据相比较,获得了较好的实验结果.     

栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究

通过研究激光线扫描测量原理以及测量数据类型，提出一种有效的数据点平滑处理技术和复杂曲面建模方法．该方法包括三个步骤：首先对测量点数据平滑处理；然后进行特征线提取，并以特征线为基础对曲面进行分割；最后，在每块测量点数据上进行以NURBS为基础的曲面构造，并将各曲面进行拼接、裁剪，形成完整的曲面。     

气膜孔视觉测量中的坐标系建立与转换

为了能够应用所搭建的四轴视觉坐标测量系统对批量气膜孔的分布位置进行检测,结合四轴运动系统与工业相机的特点,开展了将测量数据由图像空间转化到叶片空间过程中的坐标系建立与转换关系研究。在应用过程中,建立了图像像素坐标系、图像物理坐标系、基准坐标系、回转台坐标系和叶片坐标系,并确立了这些坐标系之间的相互转换关系,从而实现了将工业相机所采集到的图像数据转化成物理测量数据,并最终转换到叶片坐标系中。最后,为了验证该方法的正确性和有效性,选取了某个高压涡轮导向叶片作为被测物,首先对其上的一个气膜孔进行了分布位置的多次等精度重复测量实验,检验了该测量系统的重复性精度,而后对该叶片上的一排12个气膜孔进行了测量实验。实验结果表明,本文所提出的坐标系建立与转换方法,可以完成气膜孔分布位置的检测任务,从而为后续与气膜孔的设计数据进行比对并做出评价奠定了坚实基础。     

基于曲率特征的自由曲面匹配算法

针对无任何预知联系下的自由曲面匹配问题,提出了一种简捷、快速的匹配方法.该方法以曲面的曲率为联系特征,在测量数据与模型曲面之间建立起满足角度、距离约束的对应关系,利用三点旋转平移变换法生成旋转平移变换列表;然后通过最小距离目标函数选取正确的三维坐标变换,实现测量数据与模型曲面之间的准确匹配.实验结果表明:该方法简捷、可靠且容易实现,特别适用于工件的测量定位和多视数据的融合.