三角网格曲面上的勾画曲线及其编辑

提出一种在三角网格模型上生成与编辑勾画曲线的方法.首先通过人机交互获得一个屏幕坐标系下的有序点集S,拟合点集s为一条3次非均匀B样条曲线C,对曲线进行重采样,得到一系列的采样点.把采样点由屏幕坐标系映射到三维世界坐标系,即获得了一个位于三角网格模型上的有序点集,用直线段将这些点依次顺序相连,即获得了三角网格模型上的勾画曲线,该曲线线性逼近于3次非均匀B样条曲线.同样地,通过位于屏幕空间的曲线的编辑来实现三角网格模型上勾画曲线的编辑修改.最后,给出了所介绍算法在帮样设计CAD系统中的应用实例,结果显示,算法实时交互性好,能够满足工程应用的要求.     

一种低成本基于眼动跟踪人机交互系统的研发an-Com

针对现存眼动跟踪系统价格昂贵的问题，研发了一种低成本且对用户无干扰的眼动跟踪系统。该系统使用一个置于用户正前方的CCD摄像机来捕捉人眼图像，然后使用图像处理软件提取人眼特征，根据特征间的相对位置计算出注视点在屏幕上的坐标。该系统能实时获取用户的注视点坐标，从而进行人机交互。     

图形交互式壳体表面裂纹三维网格的自动生成

在规则网格基础上．进行多次坐标交换,生成半椭圆表面裂纹尖点周围网格．与裂纹面投影区形成的正交曲面网格及其他区域的正交网格进行迭加,初步形成平板表面裂纹网格。对迭加后的过度区域,在图形交互方式下用鼠标进行接点坐标调整、接点合并、网格添加、删除等。再经过坐标变换,生成圆柱形、球形等壳体的表面裂纹有限元网格。提出了球面变换后极点附近单元的处理方法。用ＭＡＴＬＡＢ语言编制了表面裂纹网格的自动划分程序。整个网格生成过程通过菜单命令及鼠标操作完成。与传统的网格划分方法不同．本文网格划分从单元的相关性出发逐步寻求单元的空间位置．从而更符合有限元网格划分的实质。     

现场双经纬仪三维坐标测量系统

分析了经纬仪透视投影模型以及双经纬仪三维坐标测量模型。采用线性与非线性相结合的方法来求解双经纬仪坐标测量系统的参数,首先由8个以上空间点在两台经纬仪投影平面内对应的投影坐标计算出本质矩阵E,通过本质矩阵E的奇异值分解以及空间绝对距离的约束采用线性方法求出右经纬仪的投影矩阵,然后建立包含空间点在两台经纬仪投影平面内投影点固有约束以及空间点三维坐标在内的目标函数,并以线性方法求出的参数为初值,采用非线性优化的方法求解最优测量系统的参数。该方法保证了求解参数为全局最优,且求解速度快。试验结果表明,该方法切实可行。     

基于直线不变性的自修正光靶标

为了减小视觉坐标测量系统中特征点圆心像面投影坐标计算的误差,以改善系统的测量精度,提出了一种利用透视投影变换的直线不变性对其进行修正的新型光靶标。传统的误差减小方法是提高特征点的像边缘检测的精度,或者对特征点像面轮廓椭圆拟合的数学模型进行修正,算法复杂、适应性较差,且对精度的改善也达到了瓶颈。仿真试验表明,基于直线不变性的新型光靶标支持特征点-对应像面位置自动识别,较有效地修正了特征点圆心像面投影坐标计算的误差。     

基于射影变换圆阵靶标中心像点的计算

在基于圆阵靶标的视觉测量系统应用中,投影椭圆的几何中心并不是圆中心像点。为此,提出了一种基于射影变换的靶标圆中心像点计算方法。在完成退化椭圆边缘的亚像素坐标提取之后,该方法通过迭代的方式计算投影图像与生成的靶标规格相似图案之间的射影变换关系,可将退化椭圆边缘映射成较规则的圆。采用基于随机抽样一致(RANSAC)的圆拟合算法剔除异常点并计算圆心坐标,通过射影逆变换将其映射回原图像中,最终迭代收敛的圆心坐标点即为中心像点。仿真与实际实验均效果显著,从而验证了所提方法中心像点计算的有效性和准确性,并且可应用于众多视觉测量系统中,具有较强的实用性。     

基于结构光辅助的网格候选点三维测量方法

光学三维测量技术是计算机视觉领域中最为活跃的研究主题之一.针对双目立体视觉三维测量方法中无纹理物体表面测量误差较大的问题,提出一种基于结构光投影辅助的网格候选点三维测量方法.设计灰度单调变化的锯齿波图案投射在被测场景中,有助于使三维网格候选点投影像点间的灰度差异最大化,依此提高系统的测量精度,实现了主动测量方法和被动测量方法的有效结合.通过3DS MAX和MATLAB软件平台下的仿真实验,验证了结构光辅助的网格候选点测量方法在计算精度上具有明显优势,且不会增加系统的复杂度,扩展了网格候选点三维测量方法的适用范围.     

双目视觉坐标测量系统中网格点的分割与编码

在基于编码网格点的视觉坐标测量系统中,由计算机控制的LCD投影仪向被测目标投射两组正交的黑白相间的条纹,最终形成编码唯一的网格点,这些网格点就作为被测物体表面的特征点经过计算机匹配后由双目视觉原理求取该点的空间坐标.因此完成网格点的编码和分割是测量的重要一步.本文探讨了网格点的编码和分割方法,并确定了网格点的质心,为下一步进行网格点匹配和坐标计算提供了必要的条件.     

应用虚拟像平面方法的圆柱表面单目重建*

针对圆柱表面重建问题,采用单面阵相机和线结构光构成视觉系统。该视觉系统采用虚拟像平面相机模型,通过构建虚拟像平面上的虚拟投影图像去除畸变的影响,通过虚拟像点和相机光心确定投影射线。提出该模型下相机光心的定位方法;利用两个平行平面上的结构光条的虚拟图像实现结构光的标定。利用线结构光在圆柱表面的光条为空间中一条椭圆弧的特性,首先计算出光条点在结构光平面上的坐标,由此提取出椭圆特征;再利用椭圆的短轴长为圆柱直径的特性获得圆柱的空间方程,实现圆柱定位;最后利用光心和虚拟像点在标定平面的投影点确定投影射线,计算出虚拟像点在圆柱面上的投影点坐标,构成柱面点云,并恢复出圆柱表面图像。实际实验中该视觉系统的测量精度达到双目视觉系统的水平,说明了虚拟像平面方法的有效性。     

非封闭三角网格模型边界特征的自动识别

孔洞修补是反求工程中的重点研究内容之一,孔洞修补必须要准确定位和识别孔洞边界。非封闭三角网格模型边界和孔洞边界的识别多采用人机交互方法。提出一种新的孔洞边界自动识别方法:将边界顶点和边界网格向该边界对应的投影特征平面投影以获得边界投影多边形,利用平面几何多边形内角和知识进行自动识别,若边界投影多边形所对应的无网格部分夹角总和等于多边形的内角和则为孔洞边界,反之则为模型边界。通过实例验证,该方法能够自动识别出模型边界和孔洞边界并分离,提高了在非封闭三角网格模型中孔洞边界识别的效率。     

平板平面度检测系统的设计与研制

提出了基于混合信号片上系统型单片机C8051F的智能平板平面度检测系统设计方案.采用C8051F120单片机作为采集器核心,并设计上位机测量分析软件,完成检测数据的采集以及历史数据的管理.与平板平台定位器具和激光平面度检测系统相比,该系统不仅性价比高,而且具有完善的数据库管理等功能,目前已在平板平面度检测线上得到成功应用.     

三维重建技术在模具制造业中的应用

提出了一种基于三视几何的三维重建方法.该方法首先利用三目视觉系统获取3幅摄像机的标定图,用十字激光器做为结构光投射器,采集重建的鼠标图;然后通过标定图求出摄像机的内外参数和投影矩阵及基础矩阵,对采集的鼠标图像进行预处理,提取出特征点,利用三焦几何原理找出相应的匹配点,求出物体空间坐标,进行拟合完成三维重建;最后,以鼠标...     

基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计

为解决液压集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题,提出了一种融合现代智能优化方法和虚拟设计技术的智能虚拟设计方法。该方法以虚拟设计环境为外壳,以智能优化算法为内核,以虚拟现实交互设备和智能优化算法的人机接口为渠道,构建液压集成块智能型虚拟设计系统。为便于设计,论述了智能虚拟设计方法中虚拟建模技术、基于人机结合遗传算法的优化设计技术、人机交互技术等关键性技术问题,并给出了系统的解决方案。最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和系统的可行性。     

一种基于鼠标遥操纵的移动机器人运动控制系统

由视觉系统、基于鼠标操作的人机界面、无线发射／接收模块和双轮驱动机器人组成移动机器人运动控制系统。根据机器人的运动模型确定左、右轮速度为运动控制量,建立机器人基本运动与鼠标的左右键及滚轮操作的对应关系,基于Windows的消息驱动机制开发响应鼠标操作的应用程序,在对应滚轮操作的过程函数中嵌入机器人运动控制程序,给出程序流程图,详细说明源代码以及基于滚轮操作的机器人运动速度及转弯半径的调整方法。系统应用于无损检测的工业现场,机器人能够很好地完成工作任务。     

1470nm大功率半导体激光溶脂仪控制系统设计

为了实现大功率激光溶脂仪安全、稳定的输出,设计了1 470nm大功率半导体激光溶脂的控制系统。对该控制系统所采用的驱动模块、温控模块、主控模块和人机交互模块等进行了研究。首先,采用FPGA实现恒流源的数字控制,功率反馈闭环实现恒功率控制,以提供1 470nm大功率激光器和弱激光红光指示的驱动,单片机负责实现RS232的协议解析。采用数字模拟PID混合控制,根据NTC的反馈对TEC进行驱动实现激光器温度控制。设计了基于ARM Cortex-M3架构的STM32F系列微处理器主控模块和人机交互模块,实现了相关数据的输出显示与存储、触摸屏驱动及响应以及各接口控制。最后,利用MDK平台编写控制软件并对整机控制系统进行联调和测试。实验结果表明:整机输出功率与设置功率的偏差小于2%,安全性能符合国家医用电气安全通用标准的要求。该系统能够满足1 470nm大功率半导体激光溶脂仪的稳定可靠、安全性高、抗干扰能力强等要求。     

嵌入式结构光投射系统设计

结构光投射系统的设计搭建是结构光三维形貌测量系统成功实现的关键之一.传统的激光投射系统存在结构复杂、生成的结构光的质量较低等缺点;而常用的光学投影系统又存在不完全可控等缺陷,难以适应嵌入式的应用.设计搭建了基于自主设计的嵌入式实时数字微镜(DMD)模块的结构光投射系统,驱动电路自主设计,底层接口完全可控,实现了结构光投...     

一种新颖目视激光防护系统的研究

新颖目视激光防护系统采用光偏振的原理,应用偏振器件及镀膜技术很好地解决了目视激光系统中激光对眼睛可能造成的危害,论述核心光学系统的设计原理和主要技术关键。     

基于嵌入式微处理器的不燃性材料性能测试系统

针对建筑材料的防火性,设计了一种基于S3C44B0X微处理器的不燃性材料性能测试系统,并且给出了硬件和软件设计。系统硬件部分主要由温度变送模块、功率控制模块、显示和报警模块、通信模块等组成。系统软件采用了分段变速积分PID算法对温度进行智能控制,移植了多任务操作系统μCLinux。根据需求分析,实现了友好的人机交互界面。该系统对于建筑材料的不燃性标定具有很高的实用价值。     

数控冲床辅助定位系统

数控冲床辅助定位系统是对型号为QS25-12B数控转塔冲床而设计的一个定位装置,使得手动定位加工时冲压位置更加精准。该辅助系统主要由滚珠丝杆导轨、电机、伺服系统、激光笔等组成,实现了定位系统的半自动化,缩短加工定位时间的同时提高了加工精度和加工效率。     

基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化研究

由于激光增材制造装备具有多维度信息、多流程、多功能、多对象等人机交互特征,导致其人机交互效率低、舒适安全性差,直接影响制件成形质量的稳定性。基于此,提出一种基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化方法。依据双手垂直可达域的舒适性划分人机交互界面可达域等级,构建基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化模型。针对基于域模型构建的多决策变量界面布局模型求解问题,提出一种基于狼群-粒子群算法的混合智能求解算法,将狼群算法的奔走围攻行为机制引入粒子群算法,解决粒子群算法因种群多样性较低而导致计算结果容易陷入局部最优解问题。最后,以LDM4030激光增材制造装备为例,对其人机界面布局进行优化,并进行工效学仿真与眼动试验,结果表明：优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型的有效性和可行性。