基于神经网络边缘提取的工业CT图像与CAD模型的比对检测

研究了一种对工业计算机断层(CT)图像与计算机辅助设计(CAD)模型进行比对检测,分析工件制造误差的方法.首先,用模板自适应细胞神经网络提取工业CT图像边缘,并进行三方向CT切片边缘数据融合处理以获得完整的三维边缘面.然后,先结合主成分分析和最小包围盒的思想对CT边缘面数据与工件的CAD模型实现粗配准,再用奇异值分解-...     

基于扩展高斯球的点云数据与CAD模型配准

针对点云数据和三维CAD模型坐标配准过程中初始对应位置无法定量确定及最临近点计算效率问题,提出基于扩展高斯球的快速模板匹配算法,通过点云数据扩展高斯球空间与笛卡尔空间的相互转换,使外特征配准算法中测量点云与三维CAD模型初始位置的确定得到定量解决.为提高配准算法中点云数据与三维CAD模型最临近点的计算效率,采用三维CAD模型引导点云对测量数据与三维CAD模型进行桥接,从而将测量点与自由曲面的数值迭代计算问题转化为三维空间中最临近点的空间搜索,使算法的效率得到提升,实例验证了算法的有效性.     

基于点云数据的反求特征约束识别方法

反求CAD模型应该包含原始的设计意图.忽略特征之间几何约束的重建CAD模型很难满足产品装配对齐及产品对称等要求.点云数据隐含了原始CAD模型设计信息.识别隐藏在数据点云中的正向设计CAD建模特征和定位基准特征,从而为基于约束的公差求解提供基础,是准确进行反求CAD建模的关键.结合正向设计手段,研究利用点云数据识别原始设计特征约束信息,从而准确反求原始模型.     

基于光线测试的点云数据与CAD模型归属处理研究

针对非接触测量方法进行复杂型面零件数字化检测中,点云数据量大及点云与计算机辅助设计模型配准和偏差计算中存在着如何有效处理点云与测量面的归属问题,提出了采用光线测试模型确定计算机辅助设计模型的可见面.以待测计算机辅助设计模型面的采样型值点作为光源,其外法矢作为光源方向与计算机辅助设计模型进行相交测试,确定出测量可见面,然后进行点云与可见面的归属处理.试验结果证明了该方法的有效性.     

基于点云数据的工件坐标系拟合算法

三维激光扫描技术已广泛应用于工件形位检测领域,为获取和分析相应几何参数,工件坐标系的拟合与转换算法较为关键。依附有限制条件的间接平差模型,提出了一种基于三正交平面的坐标系拟合算法。考虑到线性变换的保角性,通过对点云数据的标准化处理,确保了该算法处理大数据量点云的稳定性。以某零部件检测为算例,验证分析了该算法的可靠性和准确性。     

基于辅助装置的多视点云精确配准方法

针对反求工程中的点云数据匹配问题,提出基于辅助测量信息位姿特征的点云模型匹配方法。设计特定辅助装置,在产品测量时获取辅助测量信息。采用连通性分析方法分割辅助测量数据,根据离散数据的微分属性分割辅助测量信息中的特征数据,提取统计特征构建位姿特征,对齐不同视角的位姿特征,实现点云数据的匹配。根据辅助测量信息进行配准,完全规避产品测量数据质量差的影响。实例验证表明,该匹配算法稳定、可靠,不需要初值和迭代运算,可一次获取全局最优解。     

基于空间点云数据的异质材料零件数字化模型

针对含有多种材料,且材料相呈非均质分布或异常分布的异质材料零件,提出一种基于空间点云数据的异质材料零件数字化模型.异质材料零件的数字化定义是实现异质材料零件设计、分析和制造数据集成的基础,它包括几何建模和材料结构建模.采用细化STL模型获得空间点云数据集来表示异质材料零件的几何模型;通过映射函数把几何空间的关系映射到材料空间中,对三维零件中的特征节点(包括材料特征节点和结构特征节点)的不同材料组分进行定义,用插值的方法获得其他非特征节点的材料属性,从而实现对异质材料零件内任意点的结构与材料信息表达.通过实例测试了本建模方法的有效性和实用性.     

基于属性邻接图匹配的三维CAD模型搜索方法

为了重用三维CAD模型中包含的设计知识,提出一种用拉格朗日乘子法求解属性邻接图匹配的三维CAD模型搜索方法.首先应用三维CAD模型中的边界表示信息,将搜索目标三维CAD模型与待搜索三维CAD模型转化为属性邻接图;然后计算搜索目标三维CAD模型与待搜索三维CAD模型属性邻接图之间的顶点和边的相似程度矩阵,并利用它建立两个三维CAD模型相似程度的度量作为选择不同顶点匹配矩阵M的优化目标函数;将目标函数松弛为等式约束后,采用拉格朗日乘子法进行求解.实验结果表明,该方法能够搜索到相似的三维CAD模型,并对模型的相似程度进行排序.     

基于分层块状全局搜索的三维点云自动配准

提出了一种分层块状全局搜索到临近点局部搜索的改进迭代最近点(ICP)算法,用于进一步提高ICP算法的配准速度并消除点云缺失对点云配准的影响。该配准方法在粗略配准之后,以点云块为分层单元对模型点集进行选取,并对选取的少量模型点进行全局搜索获取其对应最近点;然后,以这些模型点对应的最近点作为搜索中心,在场景点集中进行局部搜索,获取这些模型点的大量临近点的对应最近点;最后,剔除错误对应最近点对,并求取坐标变换。与基于KD-Tree的ICP算法和基于LS+HS(Logarithmic Search Combined with Hierarchical Model Point Selection )的ICP算法相比,该配准算法对Happy bunny扫描数据的配准速度分别提高了78%和24%;对Dragon扫描数据的配准速度分别提高了73%和30%。这些结果表明该算法可以快速、精确地实现三维点云间的配准。     

基于统计特征的点云模型匹配技术

为使匹配结果收敛于全局最优解,提出基于统计特征的点云模型匹配技术.通过调整自由模型与固定模型的一个或多个对应统计特征重合或一致来实现模型的匹配.基于统计特征的模型匹配分为完全匹配和部分匹配两种情况.完全匹配能够一次匹配成功;部分匹配需要进一步处理才能完成模型匹配:交互调整自由模型中未被约束的自由度,使得自由模型与固定模型达到视觉上的匹配,然后采用迭代最近点算法精确匹配.根据统计特征进行模型匹配,使匹配方案稳定、可靠,保证匹配结果收敛于全局最优解.     

基于深度学习的三维点云分析方法研究进展

点云是目前自动驾驶、机器人、遥感、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、电力、建筑等领域最常用的三维数据处理形式,深 度学习方法能够处理大型数据,且可自主提取特征,因此点云深度学习方法已逐渐成为研究热点。 本文综述了近十年来基于深 度学习的三维点云分析方法的研究进展。 首先给出了三维点云深度学习的相关概念;然后针对点云目标检测与跟踪、分类分 割、配准和匹配以及拼接这 4 种任务,分别阐述了相应的深度学习方法的原理,分析并比较了各自的优缺点;随后整理了 18 种 点云数据集和 4 种点云分析任务的性能评价指标,并给出了性能对比结果;最后总结了点云分析方法目前存在的问题,对进一 步的研究工作进行了展望。     

应用于CAD/CAM的基于点的几何模型

常规几何模型通常难以胜任一些复杂曲面产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造问题,为此,提出了应用于计算机辅助设计／计算机辅助制造的基于点的几何模型概念,给出了基于点的几何模型的定义及其计算机辅助设计／计算机辅助制造应用流程,研究了基于点的几何模型的几何特性、计算机辅助设计方法、计算机辅助制造方法及其计算机辅助设计／计算机辅助制造系统开发方法。在鞋楦计算机辅助设计／计算机辅助制造中的应用表明,基于点的几何模型有常规几何模型所没有的特性,能够实现某些特殊产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造。     

无图纸检测中的CAD/CMM软件接口技术

在简要介绍了无图纸检测技术中CAD/CMM系统集成的必要性之后,提出了一种基于IGES文件的三维零件模型转换的新方法,该方法能够对待测零件的CAD数据自动进行提取和识别,并能在CMM系统中重构零件模型.文中给出了其实现的基本原理和算法,最后通过实验加以验证.     

基于模板的点云边特征提取技术

为了分析大型结构件互插装配的干涉问题,提出了基于模板的点云边特征提取方法.模板根据理论计算机辅助设计模型定制而成,包括理论边上的离散点,以及边在各点处的切矢.配准模板与点云数据,根据模板中每一离散点及其对应的切矢信息构建平面,利用其对点云数据切片获得二维截面数据.在每一截面数据中,以理论离散点为界,将截面数据分为两段,分别拟合这两段数据为两段曲线,其交点或切点即为实际边特征上的点.通过曲线拟合、截面优化,不但可以确切定位点云中的边点,而且可以插值求解点云中不存在的边点,保证了边特征的提取精度.     

基于工业计算机断层成像技术的三维CAD模型重构方法

为解决复杂形状产品的三维计算机辅助设计模型的重构难题,提出了一种基于工业计算机断层成像技术的三维计算机辅助设计模型的重构方法.首先用工业计算机断层成像技术对产品进行扫描,得到产品切片图像,然后通过切片图像获取体数据;在采用高斯滤波对体数据进行预处理后,使用移动立方体算法重建三维表面,并用顶点删除法和二次误差测度算法简化三维表面;在采用Laplacian算法平滑三维表面后,将三维表面模型保存为STL格式的文件;最后,将STL格式的文件导入到UG中,重构出产品的三维计算机辅助设计模型.实际应用验证了该方法的有效性和正确性.     

支持CAD/CAPP并行的工作流模型研究

为了对计算机辅助设计/计算机辅助工艺规划并行设计过程进行有效的管理、规划、协调、控制,借鉴工作流管理思想,建立了支持计算机辅助设计/计算机辅助工艺规划并行的工作流模型。采用广义随机Petri网建立了计算机辅助设计/计算机辅助工艺规划并行设计的工作流过程模型,并给出其便于计算机处理的抽象模型,以它为核心,连同并行设计过程任务/活动模型、组织模型、数据模型组成完整的计算机辅助设计/计算机辅助工艺规划并行过程工作流模型,给出了其运行控制模式。