逆向工程中点云数据配准方法研究

阐述了逆向工程基本概念及其关键技术,重点论述了数据采集处理的重要性及点云数据配准算法的研究现状;在现有拼接算法的基础上,提出了一种将Chamfer距离变换和ICP算法相结合的新的数据拼接算法,进一步提高了点云数据拼接的精度或稳定性.     

带有矩形参照物的可程序化点云精确拼接算法

针对带有矩形参照物的待拼接点云,提出了一种确立参照点的矩形对角点拼接点云算法,即使用参照物顶面平面方程,缩小寻求顶面点云的范围,然后使用划分平面保留顶面点云;通过去除噪声点及最大值算法,较准确地确定了参照物顶面的四个对角参照点,并初步估计了精度;通过这些参照点,可以获得拼接变换矩阵的参数。本算法是一种数值算法,有利于结合逆向工程软件与编程软件进行程序化实现。     

基于机器视觉的实体模型逆向重建系统

为了解决点激光扫描重建过程中点云稀疏、颜色纹理特征不明显的问题提出了一种基于相机图像信息与激光点云融合的三维重建方法.该方法结合线激光三角测距、相机坐标变换关系获取物体深度信息和点云数据,然后利用随机抽样一致(RANSAC)原理进行图像配准,实现对单目标实体的逆向建模.实验结果表明,该系统具有较高的可靠性和良好的精度,...     

逆向工程中点云的快速采集

逆向工程最关键的一步,是采集到精确的点云数据,得出的CAD模型才会和实物匹配。本文介绍了逆向工程领域中一种先进的点云采集方法——Atos＆Tritop光学扫描法,阐述了结构光三维扫描法的测量原理。以电动工具手柄的外壳为实例,详细介绍了扫描过程及后续的处理,给出了误差分析图,表明该方法具有扫描速度快、精度高等优势。     

基于有向点云数据的二次曲面拟合算法

针对有向点云数据的特点,提出了一种基于几何距离的二次曲面（如平面、球面、圆柱面）拟合算法。该算法利用非线性最小二乘法Levenberg-Marquardt进行求解,并基于二次曲面的高斯图特性给出了拟合算法的初始值估计方法。实验证明所提出的拟合算法能够有效地解决有向点云数据的二次曲面拟合问题。     

基于测量点云的复杂曲面重建技术研究

在研究已有三角网格曲面重建算法的基础上,针对MC算法存在的问题进行改进,应用双曲线判别方法,消除算法中产生的歧义三角片和孔洞,改善曲面重建效果,并通过大量实验发现立方体边长的最佳取值,不但进一步提高了算法效率,而且使重建后的模型效果更为逼真和清晰.     

曲面重构中点云数据的压缩处理研究

在曲面重构中,由于激光法测量的数据密度比较大,对噪声点处理后,数据中仍包含大量的冗余数据.文章提出了一种基于曲率变化的数据压缩处理方法,该算法较其它压缩算法原理简单、易于理解和编程.文中详细的描述了该算法的基本原理和处理过程.     

基于三维图像处理的车刀磨损缺陷检测方法研究

针对目前车刀磨损检测中所获取的二维图像处理无法提取车刀磨损区域三维特征的问题,提出一种基于结构光投影技术的方法,提取车刀磨损区域三维特征信息。对获取的信息进行分割,分离车刀中的垫片点云和刀头部分点云;然后对垫片点云进行最小二乘拟合平面处理,将拟合的平面与刀头部分点云进行最大距离求解,并用标准量块进行实际物理距离换算;最终获得刀头的最大实际磨损量,为工人更换刀头提供数据参考。实验结果表明：在对车刀进行磨损区域量化处理中,该方法可以获取车刀刀头的具体磨损量值,且具有较高的精度和较低的经济成本,该系统的误差小于0.05 mm,可满足实际生产需求。     

基于云模型与LSTM算法的旋转机械故障诊断研究

针对旋转机械故障率偏高,而人工参与故障诊断工作量大、效率偏低等问题,提出一种基于云模型与LSTM算法的旋转机械故障诊断方法。采用实验台采集振动故障原始数据,统一进行EEMD数据预处理,利用云模型进行故障特征数据提取,输入LSTM神经网络模型进行故障诊断。通过云模型和能量法进行特征提取,分别输入支持向量机和LSTM神经网络模型进行诊断结果对比。结果表明：云模型与LSTM算法的故障诊断准确率最高,达到98.75%,证明该方法能够有效应用在旋转机械故障诊断中。     

基于图像拼接的砂轮表面三维形貌图重构

为了实现大面积砂轮表面形貌的计算机视觉检测,本文利用视频系统从两个不同视角采集钎焊金刚石砂轮表面形貌,通过特征配准法找出两幅图像的特征点和匹配点,然后对图像进行拼接融合,最终得到拼接后的目标图像,实现了砂轮表面三维形貌图的有效重构。     

焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明,基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.     

激光焊熔池图像三维形态恢复算法分析

利用熔池图像表面的明暗变化恢复熔池表面三维形态,分析熔高和熔宽等特征与焊接质量的关系.试验装置采用红外激光辅助光源和带有近红外窄带滤波组合系统的高速影像设备实时捕捉熔池动态图像,并根据统计学估计光源位置参数,采用基于单幅熔池灰度图像的明暗恢复形状技术(shape from shading,SFS)中的局部分析算法来恢复熔池三维表面形态,并通过中值滤波和三次样条插值对三维重建后熔池形状进行去噪和平滑处理.结果表明,所采用的方法能有效地恢复熔池表面信息,为大功率盘形激光焊接过程中根据熔池二维图像预测焊缝成形提供了一种方法.     

标志点拼接技术在大型薄壁件型面非接触测量中的应用

随着测量技术的发展 ,大型塑性成形零件的型面检测方法有了较大的改善。本文首先介绍了三维拼接技术的基本原理 ,阐述了手工设定拼接标志点的拼接算法的实现过程。最后给出了该方法在大型蒙皮零件型面测量中的应用实例和拼接效果 ,为控制零件成形精度提供了可靠的检测手段     

基于最大熵的激光焊接等离子体三维重建

利用高速摄影机同时记录等离子体的主视图和侧视图,采用区域生长方法提取图像上的主视图和侧视图,将所得图像作为计算机层析的投影进行处理,最后采用最大熵算法重建出等离子体的三维图像.重建结果显示:等离子体对激光功率的屏蔽的周期性变化导致等离子体积随着时间作周期性变化.     

基于聚焦合成的砂轮表面三维重构方法

提出一种基于聚焦合成的重构砂轮三维地貌的新方法。利用显微镜物镜焦深范围有限,观察砂轮样本时不能聚焦清晰图像的特点,先采集同一区域的一系列聚焦在不同深度的图像,用图像聚焦评价函数进行图像叠合、比较,得到图像中不同位置的深度信息,最后通过高斯插值法得到砂轮表面的三维地貌。并根据所得到的三维地貌数据,对砂轮磨刃高度分布进行了计算。     

用于焊接环境三维建模的稀疏点云拟合

非结构化环境的三维重建是遥控焊接中虚拟现实的关键技术.采用立体视觉的方法进行焊接环境建模.由于焊接环境缺乏可用于立体匹配的特征点,所以采用向焊接工件添加标签的方法为立体匹配提供特征点.采用亚像素焦点检测算法及人机交互的立体匹配方法,得到焊接环境空间稀疏点云数据.在对点云进行拟合时,平面采用最小二乘法拟合,二次曲面采用Tikhonov正则化拟合.对于Tikhonov正则化参数的选取采用了准最优化方法.试验对平面工件和圆柱工件进行了三维重建,得到了工件的三维模型.结果表明,平面与曲面的拟合平均误差均小于1 mm,最大误差小于3 mm.     

飞机叶片焊接修复中的三维测量重构技术

提出一种基于NURBS理论的叶片点云处理和曲面重构的方法.飞机涡轮叶片是结构、气动、强度等多学科优化设计的结果,其外形为复杂的自由参数曲面.用最小二乘法将拓扑后的点云局部曲面拟合对异常点去噪,依据曲率阈值点云分割.将双三次Coons的B-spline形式曲面作为基面,散乱点云无约束曲面逼近,利用优化理论迭代得到曲面控制点从而确定B-spline曲面方程.根据NURBS理论对曲面拼接修剪,复原磨损叶片的三维模型,为后续的焊接修复提供精确三维模型.     

注塑件产品的三维无接触全场检测

根据注塑件三维信息获取的特点,引入结构光三维扫描法和特征标志点拼接法,提出了一种在利用三维扫描系统中对注塑件进行快速无接触全场检测的方法。该方法通过结构光三维扫描系统获取物体各侧面的三维点云信息,并通过对特征点的提取,首先得到一组匹配点对,然后运用SVD矩阵分解算法求出转换参数,进而以此作为最近点迭代法的初始值,并对最近点的求法和迭代截止条件作了改进,得到了很好的配准效果,实现了对复杂尺寸注塑件的全场检测。论述了该方法的基本原理,并通过实例证明了该方法的有效性。