基于激光三角法货车体积测量系统的标定研究

高速公路"绿色通道"检查中,利用比重法检查违规货品,其中准确获得货车车厢体积是实现该检测方法的前提。为了能准确地测量货车车厢体积,需要对基于激光三角法的货车体积测量系统进行标定。通过对摄像机内外参数和激光面进行标定,就可以完成对货车车厢体积准确的测量。     

一种空间曲面上散乱数据的快速三角剖分新算法

在现有三角剖分方法研究的基础上,提出了一种空间曲面上点云数据的快速三角剖分新算法。以区域生长法为主导,通过表面法向量向外原则提出了一种种子三角形选取与构造的新方法,改进生长算法,采用逆时针方式搜寻最优扩展点来生成三角形网格。该算法的总体时间复杂度为O（KN）,能够快速高质量的生成三角网格模型。     

散乱三维测量数据构建三角形网格模型的研究

三角网格模型广泛应用于曲面重构、快速原型制造和三维真实感显示等领域.针对三维测量得到的无拓扑关系的散乱无序点集,提出了一种三角网格模型构建算法.首先进行点云粗分组,然后从最高点根据Delaunay划分原则,按照循环扩展的思路生成三角形网格.通过控制合适的三角形生长条件,有效避免了三角面片交叉错乱、退化、法向量不一致缺陷.应用实例表明,该算法能有效完成各类复杂型面三维测量数据的三角网格模型构建.     

数控机床体积定位精度的测量与补偿

介绍一种使用激光多普勒位移测量仪，对数控机床进行体积误差检测的激光矢量测量新方法，该方法可以方便而快速的检测出机床的体积定位精度，包括3个定位误差，6个直线度误差和3个垂直度误差，同时还可以根据测量的体积定位误差数据生成误差补偿的代码，进而可以对其进行体积定位误差的补偿，大幅度提高了数控机床加工精度。     

基于曲面局平特性的快速曲面重建算法

提出了一种基于曲面局平特性的散乱点集的曲面重建算法。基于曲面局平特性的重建算法具有快速、内存需求少的优点,但这类算法对输入点集有局部平坦性的要求,对局部质量没有保证,容易出现空洞、重叠、法矢不连续等缺陷。通过分析对这类方法进行改进。实践结果表明,在采样点过少或极其不均匀情况下,仍能得到较好的重建质量。     

基于ATOS测量系统原型曲面快速数字测量及处理

随着市场多品种、新产品、短周期日益增长的消费需求,推动着原型曲面快速数字测量及处理的研究。ATOS光栅扫描快速测量获取零件原型曲面的点云数据,并利用ATOS软件系统直接处理测量点云,在实际运用中有效地保证了快捷推出新品的技术需求。     

基于Surfacer的点云数据的预处理研究

“点云”的预处理研究,包括平滑和拓扑关系的建立。利用反求软件——Surfacer,对“点云”进行了平滑,然后直接从空间入手,从一般性的角度来说明了点云数据的三角剖分的算法,建立数据之间的拓扑关系。文中最后指出下一步的工作。     

基于基准面提取的物料体积在线测量方法

针对测量装置与物料放置底面相对姿态变化影响测量结果的问题,提出一种实时校正及积分基准面提取的物料体积测量方法。该方法通过姿态传感器实时检测激光传感器的姿态,并获取被测物体表面点云,对点云归一化处理,多次迭代拟合确定积分基准面及被测物料边界,进行三维重建,最后提出基于剖分原理的三棱微元逼近的体积计算方法。利用提出的测量方法搭建测量系统,在多种工况下进行实测实验和对比分析,测量结果的平均相对误差为1.69%,表明提出的方法具有较好的适应性及准确性,为物料体积测量提供了新思路。     

基于STL数据的快速原型分割制作算法研究

针对快速原型尺寸超过成型机成型空间尺寸这一实际制造问题，提出了一种大型快速原型分割制作方法。根据STL文件的特点，建立了一个有效的截面三角剖分算法。分析了分割后各部分子零件中三角面片的特点，提出并实现了子零件STL文件生成算法。扩大了快速原型的应用范围，提高了制造效率。     

用于大尺寸工件的动态长度测量系统

针对移动大尺寸工件的表面形貌特点,利用二维激光三角法构造出水平和垂直虚拟测量基准面;结合多传感器融合准则,建立了一种新型的大尺寸工件测量模型,并利用该模型实现了移动工件两端端面到虚拟测量基准面的位移非接触测量。采用误差分离方法自修正理论误差和运动误差的影响;结合人机交互界面,研制了高精度、低成本的移动大尺寸工件长度自动检测系统。利用该系统对在(1 000±25)mm内以不同速度运动的圆柱体大尺寸工件长度进行检测,得到的检测分辨力为10μm、检测精度为100μm、工件移动速度为5cm/s。实际运行结果表明,该系统安全、稳定、快速,可满足工业在线生产中对同类型规则的大尺寸工件控制和检测的要求。     

快速成型及非接触式数据采集技术应用

快速成型是由计算机对产品零件进行三维模型设计,综合了计算机辅助设计、计算机辅助制造、激光技术、新材料技术等,省去传统加工所需要的刀具、夹具等,缩短了生产周期。通过逆向工程中的非接触式测量方法为例,介绍了产品测量应用及测量后处理,实践证明该方法是可行的。     

基于视觉修正的激光雷达体积测量方法

针对激光雷达点云数据稀疏、扰动、存在噪声和其他方法难以迁移,实时性差等难题,面向“L”型小尺寸目标研究了一种基于视觉修正的激光雷达体积测量方法。该方法首先通过联合标定和时间戳最近邻匹配实现相机与激光雷达数据的对齐;然后经过目标检测算法获取图像中目标的信息,与此同时对点云数据执行地面分割得到地面点云与非地面点云,利用视觉投影和点云聚类实现目标点云的分割,使用KDtree找到目标点云附近的地面点云;最后,设计了一种三维框的拟合算法初步完成点云目标三维框的粗拟合,并建立视觉修正模型对于目标三维框进行细修正,从而实现目标体积的计算。实验结果表明,对于武器箱道具、医疗箱和油桶等“L”型物体,提出的算法在一定范围内,体积测量的平均相对误差小于4.44%、最大误差小于6.12%、最大重复性小于5.61%,并且基于视觉的修正模型大幅提高了算法的精度和稳定性,在嵌入式平台的处理1帧用时55 ms,能够实现实时高精度的体积测量,具有良好的工程应用前景。     

野外空间坐标测量中的任意姿态多目相机快速标定

针对野外复杂地形环境下,对于多个监测区域进行野外坐标测量的情况,提出一种利用双目立体视觉原理对相机3个姿态角及焦距同时进行现场校准的快速标定方法。该方法对传统的标定方法进行改进,可用于相机焦距、姿态未知的情况,对现场环境条件要求低,避免了传统标定方法中相机架设姿态受限的问题。首先通过选择合适的统一世界坐标系和坐标系旋转顺序,使标定得到的相机外参与相机姿态角对应。然后通过GPS测量得到两个标定点的世界坐标,将两个标定点的世界坐标和图像坐标代入成像模型,用最小二乘法解出相机的焦距和姿态角。在现场对其中一个监测区域进行实际测量验证,结果显示直径200 m的圆形监测区域内,相对误差优于0.38%。该方法工程应用性强,灵活度高,适用性广。     

大尺寸测量中多传感器融合的研究

大型工件几何量测量中,常采用多测量站形成测量网,既扩大测量范围,又提高冗余性。以基于奇异值分解的解析形式做多测量站的空间数据配准,再按矩阵加权线性最小方差最优融合准则,对多测量站的测量数据相互融合。从理论和仿真实验验证了融合规则的有效性,证明融合精度优于各局部精度,并实际应用于隧道构件的测量网络中。     

激光三角法位移测量多项式拟合及误差修正

基于非接触高测量精度、便于使用等特点,激光三角法测距在科研和工业生产实践中已获得了广泛的应用.位移测量是通过激光斑在成像光敏面上的位移来决定的,在不同的应用中两者之间多项式拟合的参数选择也往往不同,选择合适的多项式,实现快速、高精度测量对不同的应用有很重要的意义.本文针对激光三角法位移测量被测面位移量y与成像光斑在光敏...     

齿轮滚刀最短有效切削长度的计算

齿轮滚刀的最短有效切削长度是指能切出齿轮全齿高所需的滚刀最短轴向长度 (Ｌ0ｔ) ｍｉｎ。在齿轮加工中 ,需要计算滚刀最短有效切削长度的情况很多。如滚切双联齿轮的小齿轮时 ,若小齿轮为斜齿轮且与大齿轮相距很近 ,则需验算滚刀滚切小齿轮时是否会与大齿轮相碰。滚刀外径越小 ,轴向长度越短 ,与大齿轮相碰的可能性就越小。但是 ,滚刀外径过小会影响齿根键槽部分的强度 (此时可考虑将滚刀与刀轴做成一体 ) ;此外 ,如滚刀轴向长度过短 ,可能无法切出完整的小齿轮。因此在这种情况下需要计算滚刀的最短轴向长度。此外 ,(Ｌ0ｔ) ｍｉｎ也是…     

钢管管端内外径测量系统的设计与实现

为了实现对钢管管端内外径、不圆度的自动化非接触快速测量,设计并实现了一种钢管管端内外径测量系统。该系统利用转台带动激光三角法位移传感器绕钢管中轴线转动的方法来测量管端截面整个圆周的外径和内径尺寸,然后利用圆心拟合算法修正转台中轴线与钢管中轴线不重合带来的误差。通过平移台自动调整测量截面与管端的距离,大型升降台调节管心对齐高度,双臂平移台调节可测量管径范围,自动实现对不同管径钢管的非接触测量。实验结果表明:系统测量精度小于0.05mm;重复性限小于等于5μm;每个管端截面测量500个点时,测量时间小于25s。设计的系统具有精度高、操作简便、测量速度快的优点,满足无缝钢管生产在线检测的要求,并已经在天津天管元通管材制品有限公司通过离线测试。