基于FBG的机床龙门结构变形检测及重构研究

机床龙门结构在工作时的力变形会严重影响到工件的加工精度,能够实时检测龙门结构在加工过程中的变形具有重要意义。首先,将定梁式机床龙门结构简化为三次超静定连续梁受载物理模型,并计算得到该结构的理论变形量。然后,根据定梁式龙门结构理论受力特点及有限元仿真分析结果,提出一种分布式光纤光栅传感器的应变实时测量方法,并建立了通过变形重构算法构建分布式应变到变形的数学模型。最后,搭建了基于FBG的机床龙门结构变形测量实验台,进行了不同载荷及不同加载位置下的实验,并通过变形重构算法计算得到相应工况下的实验变形量,实验结果与理论计算结果相吻合,说明了该测量方法及变形重构算法的有效性。     

基于CAXA的连杆三维造型及其数控仿真加工

CAXA制造工程师是集CAD,CAM于一体的软件,利用CAXA ME提出连杆从造型设计到代码生成、加工仿真和代码检验等一体化的全面解决方案,可实现高效优质的数控加工.     

基于三维重构的车身曲面设计方法研究

本文探讨了CAS技术在车身曲面设计中的应用,车身曲面重建思想,以及车身曲面重建技术。对基于车身二维信息进行车身曲面三维数模重建的方法进行了讨论,即根据二维的车身设计造型图图片资料或工程图,通过Pro/E曲面造型技术以及造型模块中功能,将二维迅速转化为高品质的三维数字模型,得到复杂的车身空间自由曲面。同时对重建过程中的关键技术进行了分析研究。     

基于单幅图像数据的三维重构方法研究

针对传统的基于阴影恢复形状方法（SFS）的三维重构方法的局限性,综合运用计算机视觉、图像处理和计算机辅助几何设计理论与技术,提出了一种实用的三维重构方法。采用SFS方法获取三维形貌信息,利用图像分割技术提取物体的二维轮廓信息,通过三维形貌信息与二维轮廓信息的融合建立物体的数字化模型,通过B样条方法实现数字化模型的重构。实例表明,该方法能够有效地去除图像的背景信息,改善重构模型的分辨力,为基于图像的三维重构技术的广泛应用提供了条件。     

泵车连杆焊接变形的分析与控制

新型复合品牌泵车连杆的结构特点决定了其刚性差,易发生焊接变形.主要讲述了泵车连杆焊接变形产生的主要原因以及控制焊接变形的主要方法.结果表明,通过焊接工装和反变形法的综合应用,能够有效解决连杆变形的问题.     

基于激光三角法的小物体尺寸测量及三维重构系统

根据激光三角测量法原理,设计了一套采用旋转平台的单目物体形貌测量系统。详细介绍了系统建模和硬件组成,并根据解析几何知识和系统的硬件特性,提出了标定坐标校正方案。最后,结合圆柱和圆锥体的测量数据对系统的测量精度进行了分析,并给出了尺寸介于4~30mm的被测对象三维重构图。实验结果表明,系统测量误差小于3.5%,该系统可望应用于宝石等小物体的三维测量、逆向工程以及优化设计中。     

基于FBG柔性传感器的形状重构

基于PDMS材料封装的光纤光栅(FBG)柔性传感器检测物体形状,研究了传感器个数与布局对不同形状物体重构精度的影响.使用COMSOL仿真软件验证了算法的准确性,制备了 4个FBG柔性传感器并对其进行曲率标定,将传感器分布在铝合金板上,均等分布3和4个FBG柔性传感器重构的最小相对误差分别为-6.12％和0.48％,实验...     

基于多视角照片重构物体三维模型研究

提出了一种基于照片重构三维模型方法。利用相机对物体轮廓图像多角度采集,通过每个轮廓曲线生成投影锥体,再用投影锥体相交的方法获得近似物体的多面体可见壳。     

双曲率变形抛物面天线三维建模方法研究

针对设计过程中,对于双曲率变形抛物面天线,难以使用常规建模方法准确表达的问题,通过分析某型天线的几何特性,提出一种可行的建模方法。最后应用此法在Pro／E中实现了该型天线反射面的三维建模,验证了其可行性。     

基于线结构光和运动平台的三维重构方法

为了恢复物体三维形貌,提出了一种摄像机不动、被测物体在运动X-Y平台上运动的扫描运动平台和方法。通过圆形点阵标靶确定测量系统的内参和外参,采用兴趣区(ROI)图像采集方式精确定位要重构的表面,减少野点误差。试验结果表明,采用这种方法能够有效地对物体进行三维重建。     

基于 ELM 算法的柔性 FBG 形状重构末端分析

为了提高光纤光栅(FBG)柔性结构采用正交曲率三维重构方法的末端精度,通过神经网络将重构后的曲率末端坐标与实际空间坐标建立映射关系。首先利用COMSOL仿真软件对聚氨酯胶棒建立模型,将两根光纤光栅串共8支光栅正交排布,采用递推角算法建立动态坐标系进行三维重构。对重构的末端点坐标利用误差逆传播(BP)神经网络算法与极限学习机(ELM)神经网络算法进行训练检测,结果表明,BP神经网络和ELM神经网络训练平均误差分别为0.443 6和0.008 2。最后搭建实验平台,对聚氨酯胶棒在受力情况下进行形状重构,并代入ELM模型中进行训练,训练结果相关系数R²=0.985 8,均方根误差(RMSE)为1.363 0,相较于BP神经网络方法有效提高了形状重构的末端坐标精度。     

三维激光扫描曲面重构算法研究

围绕三维激光扫描曲面重构做了以下工作:(1)分析了三维激光扫描仪的工作原理;(2)研究了利用多层感知器神经网络用于曲面重构,提出了基于多层感知器网络的曲面重构算法(M LPSR)。为了有效评估算法的性能,通过CYRAX 2500实测数据并利用M ATLAB环境进行仿真实验,结果表明:这种算法具有较高的重构精度和较快的重构速度,尤其在曲面受到破坏或不完全时特别有效,是值得推广的曲面重构算法。     

一种计算曲轴非圆磨削中连杆颈受力变形的方法

采用非圆磨削加工曲轴连杆颈时,其圆周方向上各异的刚度系数造成不同转角处连杆颈的变形量各不相同,如不进行补偿将对工件的形状精度产生较大影响.一种曲轴连杆颈受力变形计算方法是通过测定连杆颈上相互垂直的四个点分别受指向其中心的力作用时曲轴的刚度,按照力的分解与合成原理来计算连杆颈位于任意角度、受任意力时的受力变形.采用该方法可以准确、便捷地计算出连杆颈在非圆磨削过程中的受力变形量,使得根据变形大小修正砂轮中心位移的误差补偿策略能真正适用于生产环境,进而保证了非圆磨削曲轴连杆颈的磨削精度.     

高温涡轮叶片变形重构研究

高温涡轮叶片在整个设备可靠运行的过程中起着至关重要的作用,因此在工作状态下监测高温涡轮叶片的变形非常重要。这里将高温涡轮叶片简化为二维梁结构,分析了涡轮叶片的主要变形形式,通过变形重构算法建立了应变-变形的数学模型,搭建了基于FBG的高温涡轮叶片变形检测实验系统,在常温和500℃高温下对叶片施加不同类型的负载,利用光纤光栅传感器检测测点应变并重构叶片的变形;实验结果与ANSYS仿真结果及位移传感器测得的变形结果吻合程度较好,证明了该测量方法和变形重构算法的有效性。     

基于物理变形重构模型的装配仿真

考虑装配变形的存在,提出了一种基于变形重构模型的装配工艺过程仿真方法.采用有限元方法计算典型姿态下模型的重力变形,应用双三次B样条曲面重构变形后的装配仿真模型,完成装配过程的模拟仿真.以某型机机身侧壁板为例,针对其安装过程进行仿真,验证了该方法的有效性.     

基于单目视觉的叶轮零件三维重构方法研究

针对高像素图像合成模型运算量大、图像标定过程复杂等问题,对图像预处理、图像信息提取和匹配等方面进行了研究,提出了一定角度的序列图像重构模型方法。基于单目视觉重建原理,利用SIFT算法提取、匹配图像的特征点集,对基本矩阵进行了奇异值分解,得到了摄像机矩阵;引入了绝对对偶二次曲面的自标定算法,用于自动建立物体坐标系,依据反向投影原理恢复了模型;搭建了叶轮零件的三维重构实验平台,进行了网格模型重构实验。研究结果表明:所提出的方法能将零件的三维模型准确重构,实现高精度、高效率的自动化三维逆向建模;提供了一种可靠的模型获取方式,可为3D打印加工提供上游技术支持。     

变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构方法

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变传感原理,利用传感器上的多个光栅传感点,建立光栅波长漂移和曲率之间的转换关系,实现三维曲线重构。此外,为了重构变构型飞行器多维大尺度变形下的形状,本文研究了将重构曲线转化为飞行器机翼的展开角和翻转角,并结合两个角度和飞行器机翼的长宽等固有参数,通过拟合插值将两个角度变化引起的变形连续化,实现了柔性蒙皮多维大尺度变形重构。同时,本文为了减小温度造成的误差,利用多芯光纤中间纤芯不受拉伸和压缩、只受温度影响的特点,将中间纤芯与旁轴纤芯的中心波长漂移量做差,实现温度解耦。为了验证本文变形重构方法的有效性,对飞行器蒙皮多种不同情况下的变形进行了实验测试,并将形变重构结果与视觉测量进行了对比。研究结果表明,飞行器蒙皮多维大尺度变形重构的平均误差为7 mm,变形角度重构的平均误差为3.6%,可以实现变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构,该方法在航空航天器等结构变形监测领域具有良好的应用前...     

基于分布应变的薄板变形重构算法研究

针对薄板变形重构问题,结合应变与曲率、曲线与曲率的关系,提出了一种带误差补偿的曲率积分递推算法。根据累计误差的特点,给出了误差补偿系数的选取方法,以及误差补偿因子的优化原则,通过选取合适的补偿因子,获得一组与补偿因子相对应的补偿系数。建立600mm×200mm×2.45mm的铝合金薄板模型,通过仿真和实验分析,提取薄板上一条变形曲线的分布应变数据和变形数据,采用带误差补偿的曲率积分递推算法对试验数据进行重构,并引入均方根误差(Root mean square error,RMSE)评判算法在不同分段数和不同载荷情况下的重构精度。结果表明,提出的带误差补偿的变形重构算法可以精确地重构薄板的变形曲线,重构误差及相对误差均比较小。并且在载荷相同的条件下,分段数越多,所提出的曲线重构算法的重构精度也越高。     

医学断层图像三维重构的研究及应用

阐述了医学断层图像(CT)三维重构的作用、意义及几种主要的绘制算法,着重介绍了表面重构算法MarchingCubes的原理、缺陷及改进;介绍了采用面向矩阵的交互式数据语言,应用于可视化领域的开发工具IDL的基本情况;给出了一个医学断层图像表面重构的应用实例。