快速准确作截交线的通用方法研究

基本体不同、截平面与基本体的相对位置不同,导致截交线的多样性,使截交线的作法成为《机械制图》的一个难点。详细介绍了截交线上点的选取方法以及这些点的第二面投影和第三面投影的求作方法,并运用此方法对平面立体、曲面立体和组合体的截交线作法进行了验证。实践表明此方法提供了一种清晰的思路,使初学者非常容易掌握各种类型截交线的作法,对教师的课堂教学也有一定的参考作用。     

体表面上作图集中教学法

就立体表面上作图即取点、求作截交线、相贯线的教学内容、学生一听就懂,但一遇到较复杂的实际问题就常常无从下手；且在教学中占用课时多等问题进行分析和探讨,提出了将立体表面上找点、求作交线、相贯线等内容进行适当地集中的讲授方法.实践表明,该方法不仅可以帮助解决上述存在的问题,还能提高教学效率.     

Pro/E在立体表面交线求解中的应用

立体表面的交线包括截交线和相贯线,在求解立体表面交线的过程中,利用Pro/E三维仿真功能进行建模,将立体截切和相贯过程进行动态描述,使截交线和相贯线的形成过程十分清楚和直观,解决了截交线和相贯线求解过程中漏线的问题.通过解题时穿插Pro/E建模的方法增加了空间想象能力和创新构思能力,提高了学习效率.     

基于虚拟双目立体视觉的空间圆柱轴线测量

为了精确获取空间中圆柱的轴向向量,基于虚拟双目立体视觉设计了以摄像机坐标系为测量坐标系的被动式线结构光平移扫描测量系统.探索出基于光平面旋转相交于圆柱三维点云进而判断圆柱轴向量的计算方法,通过三维点云投影到二维图像平面分析数据避免了求三维曲率,简化了计算量.通过对柴油机缸盖表面圆孔的测量试验表明该方法具有较高精度,且方法简单.     

线激光-立体视觉三维数据获取系统研究

通过将三目立体视觉和线激光扫描传感器两种物体表面三维数据获取设备集成到三坐标测量机(CMM),形成一种新型的反求工程中的数据获取系统,其中由三目立体视觉来获得物体的边界或轮廓信息、线激光扫描传感器获得物体表面的三维数据,利用多传感器的信息融合技术对三维数据进行分割,提取被测物体的几何特征,并在此基础上构建物体模型.采用这种多传感器集成坐标测量系统避免了单一传感器的局限性,从而为非接触测量系统在反求工程中的应用开辟了新的途径.     

空间点的立体视觉传感器标定方法

给出了一种基于随机空间点的立体视觉传感器高精度标定方法.该方法无需求解单个摄像机的内外参数,而是将立体视觉传感器透视变换矩阵中的元素作为未知量,当已知一组由高精度三坐标测量机提供的三维空间点坐标及其对应的图像点坐标时,即可利用奇异值分解法求解出各未知量的最小二乘解,从而避免了使用各类标定模板时由于加工和测量误差引入的标定误差.最后用标定过的立体视觉传感器对一组随机空间点进行三维坐标测量,与坐标测量机给出值进行比较表明,在误差最大的X轴方向,测量误差＜0.05 mm,在Y轴和Z轴方向,测量误差＜0.01 mm,证明了该方法的有效性.     

基于角点特征的立体视觉车辆环境感知系统研究

通过对立体视觉系统进行测距试验发现,标定误差将会导致远距离测距精度的下降,并使立体图像对不再严格的满足极线约束,这说明对于车辆环境感知这类大探测范围的应用不能直接使用传统的立体视觉算法.针对这些问题,设计出基于角点的立体视觉系统进行车辆环境感知.通过二次标定减小相机标定误差对测距精度的影响,使系统能够在有效探测范围内进行准确测距.使用弱化的极线约束对图像中检测到的角点进行立体视觉处理,提高匹配成功率.根据车道线检测结果在线标定相机俯仰角,消除行驶过程中相机俯仰角变化对远距离物体检测造成的影响.为实现大基线立体视觉系统在进行大范围障碍物检测时的实时性处理,根据车速动态调整检测范围以降低立体视觉处理的运算量.试验结果表明,该系统能够对车前3～80 m的障碍物进行实时可靠准确的检测和测距.     

基于坐标测量机的轴向立体视觉测量方法研究

为了解决双目立体视觉测量过程中图像匹配计算量大、算法复杂、误匹配率高的问题,提出了一种轴向立体视觉测量方法。该方法由单个摄像机沿坐标测量机轴向先后捕捉被测物表面,利用同轴摄像机外极线相互平行的特性进行同源相点的逐个匹配,并根据视差原理反求三维坐标。着重论述了该方法的原理、同源点匹配及具体实现过程,并通过实验进行了验证,测量了一个塑料盘的边缘并进行了重建。研究结果表明该方法能提高匹配效率,减小误匹配几率,实现快速高效的非接触式测量。     

基于三坐标提取点数据的圆柱度误差的评定方法

介绍了基于三坐标提取点数据的圆柱度误差的评定方法.工件可以任意方位放置.以所提取的五个点数据,采用Newton法及Gauss消去法求解非线性方程组,计算出以此五个点所做的圆柱体的半径和轴心线的方位.求各提取点到该轴心线的距离.再求最大距离与最小距离之差.遍历所有提取点,重复以上算法,比较所有距离之差,其中的最小者便是该...     

基于MATLAB的不规则平面立体表面积计算

在空间坐标系中,不规则平面立体的各个坐标点易知,表面积难求;为了找到一种方便、高效的求表面积的方法,以MATLAB为平台,对不规则平面立体的表面积计算做了研究.空间任意平面可由多个空间三角形组合而成,利用空间向量叉乘得到任意三角形面积,进而得到空间平面面积,则易求不规则立方体表面积;利用MATLAB卓越的数值计算能力,建立数据连接表,实现计算不规则表面积的通用平台.在此平台上,仅需输入所求平面立体的各点坐标,即可得到其表面积数据,结果显示,对于不规则立体表面的计算时间不超过三秒,而误差率不大于0.00001.     

基于UG的水轮机叶片的逆向反求

借助三坐标测量机测量叶片原始点数据并在三维CAD软件UGS NX中用进行三维造型的逆向反求工程方法.叶片建模的点数据来自实物叶片的测量资料,包括样板曲线和叶片表面上不规则的测量点云.逆向反求过程为数据采集、数据处理转换、数据导入、创建叶片轮廓曲线、用三维数据创建叶片轴面型线、创建叶片网格曲线、创建叶片外表面曲面、创建叶...     

Three-dimensional rigid–plastic finite element method using diagonal matrix for large-scale simulation of metal-forming processes

A rigid–plastic finite element method using a diagonal matrix is proposed to perform large-scale three-dimensional simulation of metal forming processes in a realistic computing time. Uncoupled equilibrium equations of forces at one nodal point are repeatedly calculated in turn without solving the large global matrix. In the equilibrium equations, three corrective velocities at the nodal point are determined in order to eliminate imbalanced forces for trial velocities. This formulation leads to reduction in the increase rate of the computing time with the number of nodal point. In addition, the program for the developed simulator is much simpler than that of the conventional method and the memory size is very small because the global simultaneous equations are not solved at a time. To examine the convergence of solution in the present method, three-dimensional deformation in upsetting of a rectangular block with flat dies is simulated under non-sliding contact over the die surface. The effects of the initial nodal velocities, the order of nodal points for solving the equilibrium equations and the modification factor for the corrective velocities on the convergence are evaluated.     

基于扫描线的三维激光扫描数据精简算法

在曲面重构中,三维激光扫描线点云数据量过大,不利于计算、存储和曲面重构。通过分析角度偏差法和弦偏差法的工程适用特点,提出了同时基于角度偏差法和弦偏差法的改进型点云数据的直接精简方法,利用Matlab实现了对扫描线点云进行逐线精简。此外,介绍了一种基于二次曲面拟合的数据点曲率估算方法,并以颜色显示点云的曲率分布,计算结果显示了方法的有效性。     

Geometric design of a face gear drive with a helical pinion

The application of face gear drives, which have been used recently instead of bevel and hypoid gears for helicopter transmission, has resulted in renewed interest in such drives. A helical pinion must be utilized to change the composition of the contact surface freely. In this work, the problem of where to place the pinion with respect to a gear is solved by defining a reference point. The effect of the helix angle on the composition of the surface contact lines is clarified. A geometric design method that recognizes meshing singularity is proposed. Two unique lines on which specific sliding becomes infinite are regarded as design indexes. Results show that the contribution of the surface contact lines changes significantly depending on the helix angle, and the offset distances influence the effective tooth width of the gear.     

点云数据的二次曲面几何测量方法

基于点云的几何测量方法是非接触式测量的重要方法。针对点云数据,提出了一种基于待定系数的二次曲面的几何测量方法,建立了求解不同二次曲面（球面、柱面和圆锥面）的统一框架。根据二次曲面方程与不同类型二次曲面几何量的关系,给出了球面、柱面和圆锥面的具体几何参数的求解方法。实验证明,该方法能在短时间内精确地测量所需的几何值,方法切实可行。     

Flowers and wedges for the stereology of particles

Recently, a new decomposition has been found for the motion invariant density of straight lines in, with applications in stereology. The new principle, called the invariator, leads to new rotational formulae which express the surface area and the volume of a bounded subset (called a 'particle') in terms of an observable functional defined in an isotropically oriented section (called a pivotal section) through a fixed point (called the pivotal point). The results have been extended to intrinsic volumes of manifolds in general space forms. The purpose of this paper is to present new results and computational formulae for three-dimensional particles. Explicit estimators are obtained for a convex polyhedral particle with a pivotal point in its interior, in terms of the coordinates of the vertices of the pivotal section. The results are applied to a population of polyhedral grains from a cemented carbide which was studied earlier by alternative methods.     

变齿厚斜齿轮的齿面生成研究

根据齿轮啮合原理及变齿厚斜齿轮的加工原理,由产形齿条的齿面方程,推导了变齿厚斜齿轮渐开螺旋面、过渡曲面及齿根面的齿面方程;用Matlab编程生成了变齿厚斜齿轮完整、精确的齿面;由生成齿面上点的三维坐标值,建立了变齿厚斜齿轮的精确实体模型。这一齿面生成的方法具有一定的通用性,可以方便地生成圆柱直齿轮、斜齿轮以及变齿厚直齿轮的精确齿面。     

A new stereological principle for test lines in three-dimensional space

A new principle is presented to generate isotropic uniform random (IUR) test lines hitting a geometric structure in three-dimensional space (3D). The principle therefore concerns the estimation of surface area, volume, membrane thickness, etc., of arbitrary structures with piecewise smooth boundary. The principle states that a point-sampled test line on an isotropic plane through a fixed point in 3D is effectively an invariant test line in 3D. Particular attention is devoted to the stereology of particles, where an alternative to the surfactor method is obtained to estimate surface area. An interesting case arises when the particle is convex. The methods are illustrated with synthetic examples.