逆向工程中点云数据配准方法研究

阐述了逆向工程基本概念及其关键技术,重点论述了数据采集处理的重要性及点云数据配准算法的研究现状;在现有拼接算法的基础上,提出了一种将Chamfer距离变换和ICP算法相结合的新的数据拼接算法,进一步提高了点云数据拼接的精度或稳定性.     

基于PTS 光栅扫描仪的模具点云获取工艺研究

模具增材再制造过程中,所得的点云结果常常出现碎片、空洞、噪点以及拼接精度较低等问题,不能满足后期实施增材再制造。从扫描角度、喷涂层数和光强3个方面对优质模具点云的获取作了研究。分别设计4种不同角度、6组喷涂层数以及4组光强的试验,比较相应的标记点识别、对比点云图的完整性以及拼接精度。结果表明,在该试验条件下,平面扫描角度0°、侧面扫描角度58．1°、喷涂层数7层以及灰度值150所得到的点云拼接精度高,且扫描出的点云噪点较少,点云的完整性良好。     

三维模型重建中点云ICP拼接算法的改进

提出一种以不同视野下的点云为处理对象,自动进行点云配准的拼接算法.该算法首先利用点云的曲率、法矢量等几何信息,计算出初次拼接变换,并用几何哈希的方法筛选出最优的变换,完成初次拼接.然后改进最近点迭代法(iterative closest point,ICP)中最近点的选取方法:对点云A中的测点,先求出另一点云B中与其最近的3个点,并由这3个点构成一个三角形,把测点到三角形的垂足作为测点的最近点.并用该算法对点云进行再次拼接.最后基于该算法实现了对车头模型的配准.结果表明,该算法具有较高的配准精度.     

基于自由变形的航空叶片模型快速修正北大核心

使用传统重构方法对航空叶片模型进行重构需要对叶片实际点云进行点云分割,曲面拼接等复杂操作,重构效率较低。针对此问题,提出了一种基于自由变形的航空叶片模型快速修正方法。首先,将叶片设计模型离散点云与叶片实际点云数据进行点云配准;其次,通过KD-tree计算叶片模型的特征点集与实际点云数据的误差,结合自由变形算法实现叶片设计模型局部或整体误差快速修正;最后,进行拓扑重构,完成叶片设计模型变形修正。实验结果表明,与传统方法重构的叶片设计模型相比,所提方法算法效率与重构精度得到显著提升,将重构精度提升至0.092 8 mm,并且算法运算效率为传统重构方法的7.231倍。     

基于特征分割识别的点云配准

针对大型工业零件难以一次扫描点云模型的问题,基于工业零件包含大量规则面(平面、柱面、锥面)的特点设计了一种点云的自动配准方法.首先,提出一种基于生长区域算法的点云配准预处理算法并实现,将点云基于曲率变化和连续性分割成多个子点云,再基于特征面提取出子点云的特征属性(法线、轴线);其次,设计出一种点云粗配准方法并完成粗配准...     

非结构环境空置域识别与放置点选取算法研究

为解决非结构环境下空置域识别和最优放置点的选取难题，基于三维点云信息设计一种空置域识别和最优放置点选取算法。利用机器视觉获得点云信息，通过对点云信息进行预处理、分割、平面拟合等操作获取无障碍平面区域，实现对空置区域的识别。利用alpha shapes边缘提取算法结合Kd-Tree半径邻域搜索算法，得到可放置区域。基于点云密度筛选出最佳放置点。在ROS系统中，对算法的可行性和合理性进行实验验证，结果表明：该算法可成功识别出空置域和最优放置点，且算法运行速度较快、鲁棒性好，具有较高的识别准确率。     

板材折弯件全长弯曲角度的双目视觉检测方法研究

为满足大尺寸板材折弯件弯曲角度的在线检测,提出一种基于双目视觉的全长角度检测方法。首先利用格雷码-相移技术采集折弯件与下模同侧点云,对单幅点云进行数据精简、分割,通过改进特征值法分别对折弯件和下模外表面进行平面拟合;确定公共垂面,并用该公共垂面对点云进行等距切片,求得切片处折弯角度,并计算单幅点云数据对应的全长角度,根据每幅点云采集时对应的位置坐标进行全长拼接,即可得折弯件全长角度。研究表明:该方法能瞬间获得大量点云数据,相当于采用数十万个传感器同时对平面进行采集,有效的提高了数据采集效率和角度的测量精度。     

多深孔特征汽车端盖的模型重构

为获取多深孔特征汽车端盖的实体化模型,对其模型重构方法进行研究。运用Geomagic Wrap完成点云数据的精简和噪点的去除,应用GA-BP算法对跨面点云孔洞修补。利用Geomagic Design X的正逆向结合设计功能,截取深孔特征处的轮廓;基于点云的自动特征识别进行参数化修正,运用正向设计命令完成实体模型的重构。采用Geomagic Control X软件对实体模型与原始点云数据的偏差进行分析,验证了该建模思路能够获得满足精度要求的汽车端盖实体模型,对具有相似情况的零件模型重构提供了参考。     

基于点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法

为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化，利用统计滤波剔除点云测量背景噪声，并对点云进行整体倾斜校正；提出一种数据扫描策略以实现组合立板顶面与底面的快速分割；在Alpha Shape算法识别出的立板顶面边界点基础上，采用距离约束去改进RANSAC算法，快速拟合出组合立板顶面边界轮廓；通过对分段顶面边界的快速排序及拓扑关系的还原，获得组合立板的角点；在此基础上，完成机器人激光焊接轨迹的自动构造。实验结果表明:该方法无需重构点云的CAD模型就可直接从测量点云中提取焊接轨迹，从而有效保证自由摆放立板的自动焊接。     

基于结构光的焊缝表面质量检测

焊接质量检测是保证焊接质量的重要技术手段,人工检测焊接质量存在主观性强、效率低、准确率低等问题,为此提出了一种基于结构光的焊缝表面质量检测方法.首先,搭建了基于工业机器人和面结构光传感器的焊缝质量检测系统;其次,分析了焊接件的表面点云,采用随机采样一致性算法拟合平面以分割出焊缝点云,利用主成分分析算法得到焊缝点云的主方...