曲面重构中测量点云精简方法的研究

反向工程研究中，根据三维测量数据进行曲面重构是其关键技术之一。介绍了曲面曲率的基本理论，根据曲率精简点云的方法及曲率估算的方法，并结合实际对根据曲率精简测量点云数据的方法进行了改进，着重研究了邻域搜索、曲率估算、曲率精简原则等，在保证测量精度的前提下，在提高曲面重构的计算效率、减少存储空间等方面取得了较好的效果。     

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。     

摄影测量点云数据精简研究

针对摄影测量过程及所得点云数据的特征,利用模板法计算曲面曲率以确定曲面的精简比,对曲率图像进行非均匀网格滤波,实现了对摄影测量点云数据的精简。计算过程简洁方便,实验结果保持了原有数据的形态。该方法适用于摄影测量点云数据的后期处理。     

自由曲面CAD模型点云数据生成方法研究

在三维测量点云数据与CAD模型配准过程中,设计了两种自由曲面CAD模型点云数据生成方法:等参数采样离散法和基于曲率的采样离散法。应用两种方法评价离散化结果:首先将点云数据进行曲面重构,并与原曲面比对;然后与三维测量点云数据进行配准,得到等参数离散间隔及基于曲率的离散密度对重构和配准误差的影响。实验表明:等参数方法和基于曲率的方法,当点云数据密度达到一定值时均对重构和配准没有影响;在同样点云数据的情况下,基于曲率的离散化方法精度高于等参数方法;但在最大重构误差一致时,基于曲率的方法需要的点云数据远小于等参数化方法所需要的。     

曲面曲率精简算法研究

逆向工程中对实体扫描时,由于会受到各种因素的影响,使得测量数据多而无序,为后续的曲面重构和曲面拟合等带来困难。应用曲面曲率算法,即在曲面曲率较大的地方,留足够多的点,在曲面曲率较小的地方,留少量的点,使点云曲面收敛为一个稳定的三维数字模型。通过实验结果表明能有效进行数据精简并很好的保持特征。     

面向船体外板曲面重建的散乱点云精简算法

针对船体外板形变曲面实时检测与快速高效三维重建的要求。提出了以空间层次剖分和特征曲率相融合的精简算法,通过k-d树剖分准则将三维点云数据剖分成不同层次空间,层层递归形成树状数据模型,在每个节点空间内,同时分别利用K-邻域计算、曲率估算,获得点云特征曲率信息,设定可调的曲率阈值,依据阈值将同一数据源的点云数据区分为不同曲率大小的区域,运用不同的精简算法,实现保持曲面基本特征的曲面重建。实验结果分析,该算法保证曲面重建的基础上,大大减少了曲面的点云数量,提高了曲面重建效率。     

一种曲面特征保持的航空叶片点云精简方法

针对现有点云精简方法在航空薄壁叶片叶缘高曲率特征区域及点云稀疏区域存在取样不足的问题,提出了一种基于重聚类策略的精简方法。通过移动最小二乘法定义点--曲面距离函数,区分高低曲率特征,建立了原始点云和精简点云之间的距离关系,在高曲率区域重聚类,实现叶缘高曲率特征保持;并在重聚类时判断点云疏密程度,对稀疏区域进行重聚类。航空叶片、铸造模具等典型复杂曲面测量点云的精简过程中,该方法相比于均匀采样法、层次聚类法,在高曲率区域可保持较高的几何精度。     

复杂曲面点云非均匀简化技术研究

复杂曲面点云简化时,通常存在特征点丢失问题;提出按照点云曲率云图自动划分特征区域实现非均匀简化。首先建立散乱点云拓扑关系,计算点云曲率,生成彩色曲率云图,之后划分特征区域边界。精简率随着曲率的减小而增大,在复杂细节特征点区域,点云密度大;在简单平坦区域,点云被大量简化,点云密度小。实验表明,精简率达76%,在精简率相同的情况下,该方法能有效避免局部细节特征丢失,对于复杂曲面点云简化有较好的效果。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

反求工程点云数据压缩技术研究

非接触扫描可以准确快速地获得大量点云数据,但是海量数据会影响后续的模型重构,为此需要进行压缩处理。本文提出了根据曲率的不同来压缩点云的方法:利用包围盒法分割点云数据,完成邻域搜索,计算邻域内的曲率,并据此进行数据压缩。通过实例验证表明,此方法对曲率变化大的点云数据的压缩具有较好的效果。     

新型数字波面斐索干涉仪的设计

介绍结构简单的激光斐索干涉仪设计原理及方法,该仪器以其设计思想新颖、单幅图像实时处理、计算机对干涉条纹处理并实时显示计算结果、数字显示被测光学零件的面形信息,相对于传统测量方法具有无以伦比的优势.同时简单介绍对干涉条纹的处理思路,将实用的图像处理算法如图像滤波、二值化、细化等方法用于采集到的干涉条纹处理,为后续准确确定条纹位置、条纹间距、条纹变形作前期准备工作.     

纳米尺度下流体的流变及尺度效应

应用表面力仪研究了流体在纳米尺度下的流变及尺度效应。试验发现，体相状态时表现为典型牛顿流体的16 烷，在纳米膜厚状态下，出现了等效粘度随切应变速率的增大而减小的剪切稀化现象，并且等效粘度依赖于振动剪切的频率。随着膜厚从宏观量级进入到纳米量级，流体的特性具有了显著的膜厚相关性，其表现为等效粘度明显增大，流体出现了弹性特征，摩擦力表现出复杂的非牛顿特性。其他流体也表现出类似的特性，这些流变特性的改变，说明纳米尺度下流体具有与体相状态完全不同的特性。     

结构光直光条中心线的鲁棒性自动提取方法

针对在结构光视觉检测中光条存在严重反射 ,使得光条图像的中心线难以准确提取的问题 ,提出了一种由腐蚀、细化和最小中值二乘法相结合的结构光直光条中心线的鲁棒性自动提取方法。经实验测试 ,该方法克服了反射的影响 ,较准确地提取了直光条的中心线 ,重复性测试误差小 ,提取时间少于 2 s,能够满足线结构光标定及工业视觉检测在线测量的要求。     

Computerized characterization of the geometry of real porous media: their discretization,analysis and interpretation

Real or reconstructed porous media can be discretized as a series of elementary cubes, which are filled either with a solid or a fluid phase. Various algorithms, based on pseudo-diffusion processes, are proposed to determine the connected and percolating components of the pore space. The graph of the pore space is obtained by two different methods; the most efficient is based upon homotopic thinning. Topological characteristics, such as the number of loops, are derived. Systematic applications of these algorithms are illustrated on computer reconstructions of various sandstones.     

A design advisor for the optimal inspection of circularity tolerance

In the wake of growing importance for quality and the need to reduce inspection costs simultaneously, the need for a scientific method of selecting an optimum inspection strategy for coordinate measuring machine (CMM) based inspection has become very important. The inspection error resulting from CMM inspection is greatly affected by the profile irregularities and the sampling strategy, which includes sample size, sampling methods, and algorithms used for form evaluation. This paper describes a system that can recommend an optimal inspection plan based on the needs of the user. A design of experiments (DOE) based approach is used to relate the inspection error with sampling strategies. Surface irregularities are included in the form of lobes formed on the profile. A new two-way model is proposed that works in both directions between the sampling strategy and the performance metrics. The results indicate that the number of lobes and the sampling method used have little impact on the inspection error, while the sample size and form evaluation algorithms have a significant influence. An inspection plan advisor is presented, which provides an inspection plan based on the estimated shape and acceptable measurement error.     

多工步橡皮成形工艺过程数值模拟研究

采用非线性有限元分析软件对复杂飞机舱门内衬板零件的橡皮成形过程进行计算机模拟。涉及到模拟算法的选择,多工步成形与回弹的数据处理技术,多个工步成形工艺设计,摩擦算法、罚参数的确定;预示和分析了3个工步的模拟过程中板料回弹,材料变薄,起皱,板料贴模的影响因素。     

汽车覆盖件模具冲压有限元仿真分析

针对汽车覆盖件难以成形以及在冲压过程中易产生各种质量问题等特点,采用基于动力显式算法的有限元分析软件DYNAFORM,以某汽车内覆盖件前隔板为例,对模拟得到的成形极限图（FLD）、材料厚薄图进行分析,优选工艺设计。阐述了CAE技术在模具开发中的重要作用。     

含多局部减薄缺陷压力管道的安全评定方法讨论

局部减薄是压力管道常见的一种体积型缺陷,在管道的服役过程中不仅会出现单个局部减薄缺陷,甚至会有多个局部减薄缺陷。通过有限元方法模拟内压作用下含双局部减薄缺陷管道获得其极限载荷,讨论了在不同的轴向和环向排列方式以及不同的局部减薄相对深度下,两局部减薄缺陷间的距离对压力管道极限载荷影响程度的差异。然后对所计算模型应用API 579-1 ASMEFFS-1—2007《适合服役》与GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中对多局部减薄(凹坑)处理方法进行评定,并与有限元得到的结果进行比较,发现两评定规范既存在着保守性,也存在着不安全性。最后对两评定规范所论述的方法进行修正,提出了一种新的用于内压作用下含多局部减薄缺陷管道的多局部减薄处理方法。     

基于升序复核的并行三维图像骨架化算法

提出了一种新的基于升序复核的并行三维图像骨架化算法。设计判别简单点的新方法,称之为8-6树。只需遍历8树和6树,即可判别出简单点,而不用计算欧拉描述。通过新的标记规则和升序复核,将距离变换和6轮子迭代并行细化相结合,弥补了一般串行算法的缺陷。通过保留凸点控制噪声对骨架带来的影响。最后得到的骨架不仅位置准确,而且其连续性和拓扑结构都能得到保证。对大量三维图像进行实验取得了很好的效果。此外,本算法也可用于骨架化二维图像。