基于三维激光扫描仪的立木材积测定方法研究

本文主要研究了三维激光扫描系统测定立木材积的方法.具体方法是先利用激光扫描仪获得点云数据,然后再利用AutoCAD软件建立立木模型,并导出立木胸径、树高等测树因子,最后计算出立木材积.将伐倒木实测数据与激光扫描仪获得的立木材积数据进行比较,结果表明,激光扫描仪测得的立木材积数据精度比较高,可以满足林业调查精度要求.     

三维激光扫描仪的测距与水平角精度评定

以三维激光扫描仪Focus~(3D)X130为研究对象,通过实验验证了距离和水平角检校方法的可行性。由精度检校实验得出Focus~(3D)X130测距精度为5mm,测角精度0.0101°,与厂家提供的标称精度有一定误差。因此,在使用三维激光扫描仪之前进行测距和水平角精度的评定和校正将对后续扫描的精度产生一定影响。     

多轴激光加工机器人光路几何误差建模方法研究

本文提出了一种激光光路几何精度建模的方法,用于多轴激光加工机器人光路几何误差的建模。在每个反射镜上定义一个与其固连的笛卡尔坐标系,用齐次列阵表示激光光路特征点(光源、入射点和激光光线末端点)和光线矢量在坐标系中的位置坐标和姿态方位,将激光光束在理想条件下和实际条件下的传输过程用4×4阶齐次方阵运算来实现,在此基础上提出光线几何误差反射传递函数,清楚地反映了各误差源对末端误差的影响情况,从而完整的描述了光束在传输过程中的实际误差。本文以五轴数控激光加工机器人为例,建立其光路传输路径和几何误差模型,试验结果表明了该方法的有效性。     

基于改进的多体系统误差建模理论的激光拼焊生产线运动误差模型

采用改进的多体系统建模理论对激光拼焊生产线运动误差进行研究。用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态。在基于多体系统理论的误差建模基础上提出位置误差传递函数的概念,用来描述各个误差源对位置精度的影响。根据激光拼焊生产线的结构特点,运用改进的多体系统理论精度分析理论,对激光拼焊生产线运动精度进行系统、全面的分析。采用Leica激光跟踪仪对激光拼焊线的运动误差进行检测,并将检测结果与误差模型分析结果进行对比,结果表明所建立的模型能有效预测激光拼焊线的运动误差。     

实验数据RBF神经网络模型中噪声的处理方法

实验数据的非线性建模,是对各种仪器、设备的性能进行校正和补偿的基础.讨论了神经网络非线性建模时数据中的噪声成分造成的过拟合现象以及对模型精度的影响,针对RBF网络给出了2种提高建模精度的方法建模数据预处理法和网络参数优化法.在数据预处理方法中,根据建模样本的特点,分别采用滑动平均法和灰色模型法对原始建模数据进行修正,并分析了它们的适用场合;对于后一种方法,选择径向基函数分布宽度和学习目标进行优化.以精密平台为例进行了实验,通过对其定位误差的测量、建模和预测,证明了上述各种方法的有效性,特别是后一种方法,可以得到非常高的建模精度.     

三维激光扫描仪的测量精度控制定量分析

数据测量是逆向工程中的一个重要阶段,测量数据的精度是决定着后续数字化模型能否在误差控制范围内还原为已有实物的关键。本文基于一种先进测量设备——ATOS三维光学测量系统,对该系统在测量过程中产生的误差来源进行了详尽的分析,总结了测量实物时误差产生的特点,提出了提高三维激光扫描仪测量精度的三种方法。结合某叶片模具活块,定量分析比较了三种方法改善测量精度的效果,指出坐标系的设定和坐标系堆叠的流程是控制测量精度的关键。     

航空发动机压气机叶片的逆向建模及应用

为得到高质量的航空发动机压气机叶片型面,采用三维扫描仪准确测量获取叶片点云数据,将点云数据去噪和精简处理后等距提取叶型截面点云并存储为二维数据。利用Matlab软件对叶型截面二维点云数据采用三次B样条曲线整体逼近拟合的方法形成叶身截面曲线,并在SolidWorks软件中放样生成叶身型面。逆向建模后的叶片可借助UG二次开发生成磨削抛光路径轨迹线,成功实现了叶片模型的应用。结果表明逆向建模成型后的叶片精确性高,光顺性好并且对解决实际的工程问题提供帮助。     

手提盘煤仪的动态俯仰角获取方法

手提盘煤仪盘点过程中俯仰角测量的准确性对盘点结果有重要影响,针对倾角仪在动态情况下,由于受到加速度影响使得测量俯仰角误差增大的缺陷,提出了一种利用盘煤仪测量的地面点云解算俯仰角的方法。本方法利用盘煤仪在俯仰变化情况下,激光扫描仪获得的水平地面点云在激光扫描仪局部坐标系中的形状特征,对每条激光扫描线中的地面点云进行最小二乘法直线拟合,将拟合直线的斜率进行反正切变换来获得动态情况下盘煤仪的俯仰角,并利用该俯仰角进行体积计算。实验结果表明,在静态情况下本文方法测量精度可达0.011°;在动态条件下,克服了倾角仪受加速度影响而测量误差大的缺陷;在实际体积盘点过程中,利用本文方法进行煤堆盘点,平均体积测量误差为0.8%。数据表明,本文方法相对倾角仪能更适合手提式盘煤仪动态条件下俯仰角测量,测量准确性优于倾角仪。     

箭靶照度的分析

研制了射箭动态精度激光测试系统。以He一Ne激光器为光源计算了距靶面50m、25m和5m处光斑照度的数值,并与室内外标准照度值作了比较,指出实验工作应以室内为宜。     

基于双视点特征匹配的激光-相机系统标定方法

针对传统的基于棋盘格的标定方法存在耗时且精度不高的问题,提出一种新的基于双视点特征匹配的激光-相机系统标定方法.采用自然场景中的普通物体作为标定物,通过三维激光扫描仪和相机分别采集两个不同视点下关于标定物的激光点云和图像数据,首先利用迭代最近点(iterative closet point,ICP)法对2组激光特征点集进行注册以获取两视点间的位姿转换关系,并结合立体三角化将第1个视点下获得的二维图像特征点转换到三维相机坐标系中,最后通过匹配同一视点下对应的三维激光与相机特征点集,求解出激光与相机坐标系间的外部标定参数.实验结果表明该方法能有效提高标定精度,缩短标定耗时.     

激光扫描追踪人体目标位姿的算法研究

针对人体目标位姿的追踪问题,对二维激光扫描仪的工作原理进行了归纳,对所测取数据的分析算法进行了研究,设计了一种基于激光图像扫描的新型算法,利用C语言与Matlab混合编程,通过对人体目标肩部截面进行椭圆拟合,实时测取了运动人体目标的距离、角度和方位信息,并通过Matlab GUI显示.二维激光扫描仪通过旋转的光学部件发射光脉冲,形成了二维的扫描面,以实现区域扫描及轮廓测量的功能.研究结果表明,利用激光扫描仪测取的人体目标的位置信息与真实的人体目标的位置信息相比基本吻合,距离范围为0m～4m,距离精度优于0.05 m,角度范围为240°,角度跟踪精度优于2°,方位范围为360°,方位精度最高1 °,该算法可用于需要对人体目标进行实时追踪的工程应用中,例如用于对人体目标实时跟随的移动平台或机器人中.     

新型轨道自动检测系统研究

近年来,起重机轨道的检测系统测量准确性不高并且效率较低.为了提高现有起重机轨道检测的测量准确性,提高检测效率,提出了一种新型轨道检测系统.在系统中综合使用基站搭载的激光扫描仪,实时追踪小车位置,根据扫描仪采集的数据重构出轨道顶面中心线的空间形状,检测轨道变形程度.系统测量精度可以满足现有标准要求,同时相对于传统检测设备...     

平面五杆机器人位置精度分析及仿真

并联机器人是一种新型的机器人，与串联机器人相比具有许多优点。平面五杆机器人是典型的两自由度平面并联机构。利用D-H法对平面五杆机器人的位置正解进行了分析，并应用解析法对其位置精度进行了探讨。利用Matlab对位置精度进行了仿真分析。     

一种测量双导轨位置度误差的新方法

介绍了一种新的位置度误差测量方法,该方法利用激光器、PSD、LVDT、倾角传感器、数据采集卡以及计算机组成的测量系统,能够对平行双导轨的位置度进行有效的测量。     

先验概率与曲线概率阈值分割相结合的消噪方法

针对二维激光扫描仪获取的原始点云数据存在噪声点而影响测量精度的问题,提出了基于先验概率算法与曲线概率阈值分割的点云数据消噪方法。以异形截面环形件为实验对象,运用该消噪方法对原始数据进行处理,分别采用原始数据和消噪数据计算了环件台阶轴的高度,并将其与环件的真实值进行了对比。对比结果表明,消噪后数据的计算值更接近环件的真实值,从而验证该算法能有效提高测量精度。     

面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位

提出了面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位测量方法以提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的齿轮定位精度并精确确定测量仪器与被测齿轮位置与姿态的关系。根据激光跟踪仪多站位测量提供的冗余数据优化求解空间两点间共线方程,建立了特大型齿轮激光跟踪多站位测量模型。然后,提出了利用奇异值分解修正多站位测量模型解析矩阵条件数的方法。 实验结果表明,使用多站位测量模型求得的不同站位待测点间距离的标准差的均值为0.008 mm,明显小于直接在不同站位下测量的标准差均值0.024 mm,表明多站位测量模型具有良好精度控制效果。本文的研究提高了齿轮定位时所需测量点的三维测量精度,为特大型齿轮激光跟踪多站位测量系统建立齿轮坐标模型提供了可靠的数据来源。     

激光扫描表面特征的点云数据处理方法

为了提高激光测量系统对工件表面特征的测量精度,减少数据处理中由于特征点云拟合选择对测量精度的影响,针对比较常见的两种表面特征提出了正确的拟合方式。从工件表面的实测数据出发,经过多次实验,结合表面测量特征的拟合原理,分析不同点云处理方法之间的差异,并给出了最适合该特征的拟合方式及其原因。实验表明,不同的点云拟合方式对特征测量的影响比较大,选择正确的拟合方式才能保证测量的准确性。     

Novel adaptive laser scanning sensor for reverse engineering measurement

In this paper, a series of new techniques are used to optimize typical laser scanning sensor. The integrated prototype is compared with traditional approach to demonstrate the much improved performance. In the research and development, camera calibration is achieved by extracting characteristic points of the laser plane, so that the calibration efficiency is improved significantly. With feedback control of its intensity, the laser is automatically adjusted for different material. A modified algorithm is presented to improve the accuracy of laser stripe extraction. The fusion of data extracted from left and right camera is completed with re-sampling technique. The scanner is integrated with a robot arm and some other machinery for on-line measurement and inspection, which provides a flexible measurement tool for reverse engineering.     

雷尼绍与多普勒激光干涉仪测量方法比较

介绍了雷尼绍激光干涉仪和多普勒激光干涉仪的测量原理，并对这两种激光干涉仪的测量方法进行了比较。结果表明，当只需要测量机床的线性定位精度时，两者都比较适合。当需要测量机床的所有几何误差时，由于多普勒激光干涉仪采用了激光向量技术，测量周期大大缩短，测量效率较高。     

适用于立方体卫星的激光测距合作目标

为了给立方体卫星星载GPS定轨数据提供检核标准,并满足高精度测定轨道的应用要求,通过在10cm×10cm×10cm的标准立方体卫星的每个表面分布3个通光口径为1.0cm的微小激光反射器,设计了质量约为108g、视场角满足360°、测距精度可达厘米级的激光测距合作目标。根据角锥棱镜的二面角误差、反射面面形误差及入射面面形误差所引起的光束附加相位,分析角锥棱镜在远场的衍射分布特性;接着,根据激光合作目标在卫星上的分布方式,计算激光合作目标的相对有效面积分布;然后,利用激光测距方程估算不同轨道高度的立方体卫星激光反射器回波光子数,并根据卫星质心改正模型估算激光测距精度;最后,以皮卫星激光合作目标测距试验为例,验证了装载在卫星上的1.0cm微小激光反射器能够反射回足够的激光回波信号。结果表明,此种分布方式对于运行在250~1 000km轨道上的立方体卫星能够提供足够的回波信号,激光测距内精度可达厘米级,满足立方体卫星对激光测距合作目标质量轻、分布灵活、测距精度高的要求。