大面积形体的三维无接触精确测量的研究

对大面积形体实现高精度三维无接触检测,是三维检测技术研究的难点和热点。提出了基于编码标志点的框架拼接法,采用数码相机三维重构与结构光三维扫描技术相结合的方法,实现了大面积形体的三维精确测量。阐述了大面积形体测量拼接框架构造的基本原理,对其中的关键技术如数码相机的标志点三维检测与重构,局部点云与空间框架的拼接进行了介绍,并给出了检测实例。实验表明该系统具有操作方便、测量范围大、测量精度高等的特点。     

基于单经纬仪的视觉测量三维数据拼接方法

本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题，建立了经纬仪透视投影模型，提出了以平面靶标为中介坐标系，以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标，通过视觉传感器拍摄平面靶标上的特征点，求得视觉传感器坐标系到靶标坐标系的变换矩阵；通过经纬仪观测靶标上的特征点，求得靶标坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。因此，可求得视觉传感器坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。将视觉传感器所测得的各子区域的三维数据统一到了经纬仪坐标系下，即完成了大型自由曲面的全局测量。经实验验证，数据拼接的RMS误差小于0．487mm。     

基于数字摄影的光学三维测量技术

介绍了基于数字摄影的光学三维测量技术在逆向工程中的应用以及数字图像处理硬件系统的构成,阐述了条纹结构光光栅投影法的测量原理,并给出了测量实例。     

基于多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度测量研究

提出了一种利用多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度非接触式测量新方法,可以有效地改进目前现有圆柱度测量方法中所存在的采样点不足、评定结果不统一等问题.该方法首先对圆柱体零件进行多个子孔径(单视角)的面形测量,其次,利用重叠区域面形信息建立相对空间位置关系,并通过坐标变换将各子孔径面形统一于同一坐标系下,从而实现完整面形的拼接测量.根据获得的圆柱体零件面形数据,可以实现零件圆柱度的精确评定.文中给出了基于多孔径重叠扫描拼接技术的光栅投射测量系统,计算机模拟和实验结果验证了拼接测量方法的可行性.     

基于数据拼接的金刚石刀具刃口三维形貌表征技术

原子力显微镜(AFM)是获取金刚石刀具刃口纳米级三维形貌的重要手段,但其存在测量范围小,难以表征参与切削区域整段刃口形貌特征的问题.采用基于迭代最近点法的刃口AFM测量数据拼接算法,获得了由多组数据拼接得到的刃口纳米级三维形貌,并进行了切削实验验证.实验结果表明,采用的数据拼接方法可较好地用于表征刀具刃口三维形貌.     

基于三维摄影扫描技术的几何检测研究

介绍了基于三维摄影与三维扫描相结合的光学非接触式测量方法,对螺母柱零件进行测量,并与三坐标仪的接触式测量相比较,说明其满足高精度快速测量的要求.     

一种用于三维测量的边缘拟合插值算法

提出一种用于三维体数据体积、表面积测量的断层问边缘拟合插值算法.该算法首先对每一切片找出其轮廓线的几何彤心,将边缘点坐标转化成极坐标;之后根据ρ-θ的关系埘边缘点进行拟合插值,在层间边缘点建立一一对应的关系,最后通过对相邻断层间匹配边缘点极坐标中的ρ进行插值,从而生成中间层的边缘点的极坐标.与其他插值算法相比,该算法只生成并记录各断层的边缘点,减小了数据冗余,插值速度快,且精度好.在三维测量的实验中证明了该算法相对于其他插值算法在速度和精度上的优势.     

基于逆向工程的手柄数字化测量与数据获取技术

正仿制、仿造已经成为我国一部分企业的固定生产方式,针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜,逆向工程的广泛应用在其中起到了不可忽视的作用。目前,逆向工程的研究和应用在某些领域已经比较成熟,它是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路,以实物→原理→功能→三维重构→再设计的框架进行工作,其中,最主要的任务是将原始物理模型转化为工程设计概念模型或产品数字化模型。逆向工程技术路线如图1所示。     

基于漏磁检测数据的缺陷三维重构技术

针对漏磁检测数据可视化研究中存在的技术难点,提出了一套有效的缺陷三维重构方法。首先基于三维有限元神经网络建立漏磁迭代反演模型,构建出与传感器多通道检测数据相对应的缺陷二维断层轮廓序列;然后根据铁磁构件表面腐蚀缺陷断层轮廓的形状特征建立匹配点对,采用线性插值方法实现缺陷相邻断层轮廓间的插值,以克服因传感器数量少对缺陷外形重构精度的影响;最后运用三角形面片将相邻的轮廓线两两连接起来,重构出断层轮廓序列所代表的缺陷三维表面模型。     

基于切片数据的三维重构技术研究

针对由规则外形构成的物体,对轮廓匹配和分支等关键问题进行分析,并对这些问题的解决方法进行改进,提出按照几何中心及轮廓线搭接面积进行匹配和多轮廓线的面积比率将多分支转化若干个单分支来解决分支问题,从而提高了重构质量、简化了重构算法.     

基于Java 3D的机械零件网络动态显示的研究

Java 3D是基于Java平台面向对象的三维图形应用编程接口API,它和JSP、Servlet、数据库技术相结合,在网上实现机械零件的动态显示、浏览。远端客户机通过读取服务器端用户上传的三维图形数据,共享设计信息,实现网络上的协同设计。     

基于三坐标测量机的数据采集技术

数据采集是逆向工程建模的关键环节，测量数据的可靠性决定建模的效果和效率。以三坐标测量机为例，介绍逆向工程中利用三坐标测量机进行数据采集的基本过程。     

基于OSG的风场三维数据可视化研究

为了研究三维流场数据的可视化方法,本文应用fluent软件对三维流体模型进行网格划分、网格数据求解分析,然后基于OpenSenceGraph（简称OSG）图形系统在C＋＋平台上,对分析的三维流场网格数据进行科学存储、可视化映射、绘制,完成可视化的后处理,最终实现了三维流场数据的可视化。本文应用了矢量线的方法,并在实际风场三维数据上也得到了验证,研究对三维流场特征等有效信息的获取及可视化实际应用有着重要的意义。     

三维激光扫描数据采集系统的摄像机标定技术研究

在计算机视觉激光扫描测量系统中 ,物体的空间坐标与计算机图像坐标之间存在着复杂的非线性映射关系。通过建立基于一阶径向畸变的摄像机数学模型 ,用线性方程组描述了三维空间坐标点与计算机图像坐标点的关系 ,利用带有 3 0个标准圆孔的金属平面孔型靶标对由两个摄像机构成的摄像机参数标定 ,提出“两步法”对摄像机模型参数逐步求解 ,从而彻底改变了传统的摄像机标定依赖于非线性优化方法。实验证明 ,这种标定新技术较以往算法更为快速、简便、实用 ,精度更高     

基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法

为促进医用支具的个性化快速定制,对人体造型特征进行了分析。结合逆向工程、模具设计、3D打印等技术,论述了基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法。以颈部支具设计为例,验证了该设计方法的合理性和可行性。     

三维数字化技术在陆地终端原油处理厂的应用

以三维数字化技术为切入点,结合现场实际应用情况,重点阐述该技术在陆地终端处理厂的应用,详细解析了三维数字化成果与三维建模技术的结合路径,为石油化工领域原油处理厂老旧工程设施实现数字化提供必要的借鉴和参照。     

基于大尺度三维几何视觉的货运列车超限检测方法研究

货运列车的超限是威胁铁路安全的重要因素之一。但是一直以来,我国货运列车超限检测都是采用落后的人工方式进行测量。提出了一种基于大尺度三维几何视觉的货运列车超限自动检测方法。该方法根据三维几何视觉确定被测物在世界坐标系下的坐标,并利用铁轨靶标得到铁轨坐标系和世界坐标系之间的转换关系,将被测物的坐标转换到铁轨坐标系中对货运列车是否超限做出判断。其中,外极线约束和结构光光条约束用来防止特征点的匹配错误,平面靶标用来计算相机的参数。外场实验结果表明,该方法可以快速、准确地对货运列车超限进行判断,具有很高的应用价值。     

Measuring large 3D structures using four portable tracking laser interferometers

A new concept that allows measuring 1D–3D objects in the range of several centimeters to 5 m × 5 m × 5 m is presented. In general terms the concept can be seen as a task specific correction of geometrical errors of coordinate measuring machines (CMMs). The developed system comprises a commercial CMM, its measurement and its evaluation software and a set of at least four high accurate tracking laser interferometers. The CMM is simply used as a mover which allows to capture points on the surface of a measuring object. In parallel the tracking laser interferometers follow a retro-reflector located close to the stylus tip of the tactile probe of the CMM. Based on a multi-lateration algorithm 3D-positions are calculated from the measured interferometric distances. Finally, two sets of coordinates emerged, namely, one by the CMM and the second from the metrological frame of the tracking laser interferometers. The interferometrically measured positions are usually more precise than the positions measured by the CMM. This is due to the high accuracy of the interferometric system and also due to the fact that the measurement positions are taken in a manner which almost avoids Abbe errors. Because of that, the measurement positions of the CMM are substituted with the more accurate measurement points calculated from distance measurements of the tracking interferometers. The position coordinates thus obtained are used for the further computerized evaluations, which yield the geometric parameters of the object measured. First measurements under laboratory condition show very promising results. It has been demonstrated that the concept is suitable for the high precision calibration of large workpieces with small tolerances, for instance, for the calibration of large gears for the windmill industry.     

基于光栅投射的光学三维测量仪的研制

利用商用数字LCD投影仪和数字CCD摄像机构成一套基于光栅投射的光学三维测量系统,介绍系统的测量原理、硬件结构和软件系统,最后给出该系统的一些测量结果。