一种新型稀疏标志点的特征描述算法

为解决物体产生局部变形之后标志点的匹配问题,提出了一种面向稀疏标志点的特征描述算法。该算法受点特征直方图算法启发,利用标志点与邻域点欧式距离和角度关系,实现了当前标志点的唯一描述,从而建立变形前后标志点的对应关系,并能筛选出几乎不发生形变的点对。实验统计数据表明,该算法求解出的对应关系正确率接近100%,利用算法结果匹配后的平均偏差在0.03 mm以内,具有较强的稳定性。     

网格曲面数控加工编程分型线提取算法

针对复杂网格曲面分型线提取精度和效率不高的问题,根据非封闭自由曲面和封闭自由曲面的拓扑信息和几何特点,提出了2种基于投影方法的分型线提取算法. 对非封闭模型,首先将模型投影到平面并重新三角网格化,然后提取投影三角网格的边界,最后以平面三角网格的边界为检索信息在原始网格中检索得到自由曲面的分型线. 对封闭模型,根据模具分模的几何原理,提出通过建立封闭自由曲面凹模和凸模离散几何模型的方法提取封闭自由曲面的分型点,然后通过一环邻域点搜索法对分型点排序,得到分型线. 实验结果和数据分析表明,两种方法可以精确、高效地提取非封闭和封闭自由曲面的分型线,并可以确保分型点都是三角网格曲面的顶点.     

3D打印相关技术的发展现状

3D打印是一种增材制造技术,经过近几年的发展,在模型建立和设计、打印设备、扫描与监测控制方面已经取得了丰硕的成果。对三维模型的数据获取、三维模型的设计和建立、打印设备和材料等方面进行总结。分析了光学扫描在获取模型数据、三维测量的原理及应用,并研究其在打印过程监测中的应用价值。对三维模型的几何计算、轻量化、静平衡等问题进行总结,说明其在3D打印中的重要作用。总结了目前使用较为广泛的6种3D打印设备,对其工作原理、材料、性能特点进行比较。对3D打印的发展方向进行了展望,提出模型建立和优化、打印过程监测、绿色加工等的发展趋势。     

正面光聚合实现平面到曲面的可编程形状变形

由平面薄片直接变形获得3D形状已经成为一种极具前景的设计方法,其为生物技术、驱动器、传感器和工程中复杂超材料的制造提供了新的手段。目前各类研究平面变形生成三维结构的方法中仍存在诸如加工材料昂贵、工艺控制繁琐和难以独立操作的限制。考虑到正面光聚合过程中光敏树脂的聚合特性,展示一种利用光固化过程中不匹配应力驱动平面到曲面形状变形的设计方法。基于不同光编码模式对聚合物聚合程度的影响及沿光固化厚度方向收缩应力梯度的分布特点,提出复合梁理论并推导准一维梁结构的屈曲变形方程,获得弯曲曲率与曝光剂量间的对应关系,在此基础上,针对准二维平面结构变形具有分叉点和难以控制的难题,建立弹性势能函数计算弯曲平面的能量密度,结合有限元计算分析其变形的几何形态和应力分布规律。最后的物理试验测试结果和花瓣,爪子,二十面体,金字塔等自折叠结构的制造实例验证了方法的有效性。     

基于质量线导向的二维相位展开新方法

为保证二维相位展开的正确性和快速性,分析了现有路径相关二维相位展开算法的优缺点,提出了一种基于质量线导向的二维相位展开新方法,并对新方法进行了综合对比实验和理论分析。新方法定义了相位质量因子及相位方向因子,采用双阈值和非极大值抑制的方式有方向性和有选择性地生成了一种新的枝切线,对生成的枝切线进行平衡处理,以处理后的枝切线为导向进行二维相位展开。理论分析和实验结果表明,新方法综合了现有路径相关二维相位展开方法的优点,速度快、稳定性高,生成的枝切线位置准确,很好地截断了相位突变区域,保证了二维相位展开结果的正确性,具有广泛的适用性。     

基于PC的开放式数控系统实现方法

在引入开放式数控系统概念的基础上,讨论了开放式PCCNC的各种实现方法。最后着重阐述了在Windows95环境下,利用面向对象的开发方法,开发开放式PCCNC系统的一种开发方案。     

基于形态学的牙齿模型交互分割

精确地分离出单颗牙齿是计算机辅助正畸设计的重要步骤,由于牙齿有不同的形状并且不同个体之间也有很大的差异,所以分离出单颗牙齿比较困难。介绍了一种从三维网格牙颌模型上精确分割单颗牙齿的方法。首先,计算三角网格顶点的曲率,根据顶点曲率值筛选出特征区域;由用户封闭特征区域,之后对特征区域进行形态学操作得到特征区域的骨架线;依据获得的骨架线可以把牙齿精确地分离出来。     

一种基于累积误差优化分配的多视角拼接方法

多视角三维拼接是三维测量的重要组成部分,为了提高多视角拼接的精度,提出了一种基于累积误差优化分配的多视角拼接方法。根据多视角点云数据的空间位置信息,构建环形拼接生成树,利用设计的环形结构将拼接产生的累积误差分散到各个视角,从而逐步提高整体拼接精度。实验表明,该方法能获得令人满意的拼接精度。     

主轴回转运动精度的计算机视觉测量系统

基于计算机视觉测量技术,建立了机床主轴回转运动精度测量系统。系统主要由CCD 摄像机、计算机和相应的图像处理软件组成。利用图像传感器记录靶标特征点运动轨迹,经过图像处理软件的数据处理,可直接测得主轴的回转运动。由于靶标特征点的提取直接影响系统的测量精度,因此提出了以圆形标记作为靶标图案,采用面积矩方法提取圆心来提高系统测量精度。在MATLAB 环境下编程实现图像处理和数据计算,采用最小区域圆法计算主轴回转误差。最后采用该系统对车床主轴进行了测量,试验证明,系统可以实现主轴回转运动精度的精确、快速测量,且精度达到微米级。     

基于AiNet的仿真优化加速/求解器研究

提出一种基于神经网络的仿真优化加速／求解器模块，该模块作为笔者开发的仿真优化系统(SimOpt)的一个有机组成部分，以一种新的基概率神经网络(AiNet)作为核心引擎，通过训练和学习过程替代仿真模型进行结果评估，从而大大提高了仿真优化的速度。