基于SimOpt的链段设计仿真优化研究

链段是啤酒生产线设计中需要考虑的重要因素,它直接与影响啤酒生产线性能指标的缓冲容量和缓冲时间参数紧密相关。链段设计本质上是一种组合优化问题,但由于生产线动静特性的影响,不能建立精确的生产线数学分析模型,传统设计方法只能给出留有较大冗余的解。本文研究应用仿真优化方法设计啤酒生产线并开发出基于虚拟仿真环境的制造系统仿真优化系统S imOpt,在实际应用中具有非常好的效果。     

STL格式文件的拓扑重建方法研究

STL格式文件用三角网格面来描述实体模型,实际应用如逆向工程中需要建立三角形、边和顶点的邻接拓扑关系,其中查找并去除重复顶点是建立拓扑结构的关键。本文首先给出了一套拓扑重建实现方案,可有效地提高重建效率。然后着重讨论了拓扑关系构建过程中查找去除重复顶点的3种方法:改进的直接法、平衡二叉树法和哈希表法。最后通过实测数据,对这3种方法的性能进行了分析和比较。     

多级层次三维卷积神经网络的牙颌模型分割与识别技术

牙齿分割是计算机辅助口腔正畸治疗的重要技术.针对传统牙齿分割方法因交互操作复杂、手工干预程度高导致分割效率和精度较低的问题,提出一种基于多级层次三维卷积神经网络的牙颌模型自动分割与识别方法.首先利用基于哈希表的八叉树稀疏表达模型对牙颌模型进行标签化预处理;然后采用构建的Level-1网络和Level-2网络,分别实现普通牙齿间类别和高相似度牙齿间类别的区分;最后采用基于深度卷积特征的多级层次分割网络实现牙齿与牙龈以及牙齿间的分割,并利用条件随机场模型对龈缘区及齿间接触区的局部细节特征进行建模与优化.实验结果表明,在自行采集的牙齿数据集上的牙齿识别准确率均维持在0.858以上,单颗牙齿的分割准确率为0.898,与同类分割方法对比,验证了层次特征学习方法具有较高的准确率和鲁棒性,适用于各种不同程度畸形牙患者的牙齿分割,在计算机辅助口腔治疗诊断中具有巨大的应用潜力.     

基于主应力线的软体气动弯曲驱动器设计

软体驱动器是软体机器人的重要组成部分。针对传统的设计方法难以设计具有特定功能的软体驱动器问题,提出一种基于主应力线的软体驱动器的设计方法,可以实现基于目标功能的设计。该方法基于给定的目标功能参数,通过预仿真计算主应力线方向,并沿着主应力线方向环绕气动腔室生成框架约束结构。最后,使用启发式的方法调节框架约束结构的材质参数以及腔室的气动压力。基于该软体驱动器设计了软体气动抓手,并进行了抓取实验,验证了所提设计方法的有效性。     

基于条件生成对抗网络的缺失牙体功能性咬合面形态设计方法

针对牙齿修复体设计中未考虑牙齿磨耗形态分布以及标准牙难以表达天然牙形态多样性的问题,提出基于颌位空间约束以及牙齿磨耗面引导的缺失牙体功能性咬合面形态设计方法。利用启发式搜索算法半自动提取牙齿磨耗面,并采用自适应视距的正交投影法计算出牙冠及其磨耗面在正视方向上的深度图像。通过对缺失牙齿功能性咬合面特征分级表达,采用基于颌位空间约束的生成网络获得牙齿咬合面的整体形貌,然后以磨耗面为约束条件,合成具有天然牙冠细节特征的功能性咬合面。最后,利用网格重建算法及蒙皮方法设计出满足正常咀嚼功能的全冠修复体。实验结果表明,通过该方法设计出的全冠修复体具有足够的天然牙解剖形态特征以及较高的临床适用性。     

基于选区激光熔化温度场数值模拟的支撑结构优化

添加支撑结构在选区激光熔化中必不可少，零件的悬垂特征需要添加支撑结构，起到固定零件和散热的作用，若悬垂特征热量积聚过大，会导致翘曲变形、塌陷、残余热应力等缺陷。研究了支撑结构对选区激光熔化温度场的影响，并设计优化了一种具有良好综合导热性的支撑结构。首先建立选区激光熔化三维有限元模型；然后研究传统支撑结构对温度场的影响；最后基于数值模拟结果对支撑结构进行设计优化，并通过有限元分析和制造实验进行验证。实验结果表明，与传统的支撑结构相比，由新支撑结构支撑的薄板顶部烧结层平均节点温度最低、温差较小，可表现出良好的综合导热性，且薄板翘曲变形程度显著降低。     

基于GAPSO-SVM的钣金零件图像识别方法

为了实现视觉引导装配过程中钣金零件图像的识别,对零件图像进行预处理,提取形状特征,将遗传算法的交叉变异操作引入粒子群算法,形成遗传粒子群算法。采用遗传粒子群算法同时进行支持向量机的参数优化和特征选择。实验表明,将所选用特征由初始的12维降维到3维,测试集识别准确率100%,完全满足零件识别分类的要求。     

复合材料曲面构件缺陷超声三维成像方法

针对目前复合材料曲面结构缺陷检测技术存在的检测结果不直观、效率低等问题,提出一种基于超声相控阵的缺陷三 维成像方法。 使用三维激光扫描仪获取曲面的点云模型,通过平行截面法规划检测路径,然后使用相控阵轮式探头采集超声图 像数据。 利用均匀三次 B 样条函数拟合检测路径与曲面,根据扫查步长和图像序列关系计算超声图像数据点的空间位置以生 成超声点云集。 最后利用体素化降采样方法对超声检测结果进行重建,实现复合材料内部缺陷的三维成像。 实验结果表明,本 文方法的缺陷成像结果与 CT 检测结果的平均误差为 1. 14 mm,能够快速准确地重建缺陷的位置、形状与尺寸信息,实现复合材 料曲面样件内部缺陷的精确表征。     

基于单张平面靶标的视觉测量系统快速校正研究

为解决双目测量系统传统标定方法过程复杂、应用条件苛刻、很难满足应用过程中准确快速校正的难题,提出了一种简便的校正算法。该算法仅需采集一张平面靶标图像,然后利用多视图几何中的绝对二次曲线特性,即可实现双目测量系统结构参数的校正优化。实验表明,利用该算法可以达到初始标定的精度,满足实际应用的可靠性需求。     

三维牙颌模型的牙齿形状建模方法

针对三维牙颌模型由于齿间粘连导致单颗牙齿局部形状缺失的问题,提出一种综合性的牙齿形状建模方法.根据三维牙颌模型的形态特征,采用基于曲面最小主曲率的方法对粘连区域进行准确的检测提取;对删除齿间粘连区域后生成的齿间开口利用局部最优化权值规则进行剖分并细分优化,生成"中间"恢复曲面;根据牙齿的生理医学特征,以齿间开口的边界信息为约束条件,采用基于最小化曲面能量函数的方法对"中间"恢复曲面进行变形调整,实现单颗牙齿缺失形状的准确恢复.实验结果表明,采用文中方法能取得满足临床口腔医学要求的形状建模结果.