激光三维雕刻中实时切片算法研究

如何对三维模型进行快速切片一直是分层制造的关键技术,分析对比两类切片方式,基于格式通用性、操纵灵活性及数据处理快速性方面考虑,选择STL文件作为该系统与三维造型软件的接口规范.从实时切片角度出发,在充分分析STL文件格式的基础上,提出STL模型拓扑快速重建的算法思想.通过预先为模型建立点表及邻接边表,实现模型的实时切片.该切片算法已经应用于激光三维雕刻系统,结果表明,算法快速稳定.最后给出了一个三维雕刻实例.     

三维激光测量的投影算法

在三维激光测量系统中,投影算法的研究和改进具有很重要的实际意义.本文首先分析了标准投影算法的原理,进行了理论公式的推导.同时,为了满足对更高性能算法的要求,在标准投影算法的不足的基础上,提出了全网格线性投影算法.通过对全网格线性投影算法原理和公式推导,可以发现全网格线性投影算法不但具有更高精度和速度,而且具有更强的自适应性和鲁棒性.本文给出了其原理和全部公式的推导,并完成了实验,给出了使用全网格线性投影法得出的实际三维扫描图像,得到了满意的结果.     

基于线结构光的柴油机缸盖三维形貌测量

为了获取某种型号内燃机工件的三维形貌数据,设计了线结构光非接触方式的移动扫描测量系统。探索出了以虚拟双目立体视觉原理为理论基础的相机光心平移轨迹所在直线的方向余弦标定的实现方法,从而确定由系统中各局部坐标系变换到系统全局坐标系的旋转矩阵R和平移向量T,进而求出系统中各个局部坐标系原点在系统全局坐标系下的坐标值,最后得到相机光心移动轨迹所在直线的方向余弦。探索出利用相机的移动距离及方向余弦将局部坐标系数据转换至全局坐标系的计算方法,扫描获取了某种型号柴油机缸盖的三维形貌点云数据,在此基础上设计算法从中提取出气道口的中心坐标,测量精度较高。采用逆向工程软件对工件进行了表面重构,结果与实际表面特征信息吻合良好。     

基于激光三维雕刻的CFRP多梯层挖补胶接接头加工技术研究

在航空飞行器的碳纤维复合材料(CFRP)结构件损伤修复时,挖补胶接技术是获得高性能的CFRP层合板接头的理想工艺.本文提出一种CFRP层合板的多梯层挖补胶接接头设计策略,设计了挖补胶接接头阴阳膜构建和分层切片激光三维雕刻扫描工艺代码生成算法,探索了CFRP梯层界面的激光烧蚀成型工艺规律和粘结性能改善机理,验证了胶接接头...     

机器人-三维扫描系统联合扫描及其工业应用

一种由便携式三维激光扫描仪和六自由度工业机器人组成的机器人-三维扫描系统可以多角度多方位的获取物体表面的三维信息.针对激光扫描系统和机器人的两种不同组合方式,提出了一种新的确定机器人和激光扫描系统位姿关系的标定方法.该方法使用半径已知的球体作为参照工具,利用扫描系统投射出的线激光与球体的相交线拟合圆来恢复球心以及扫描整个球面拟合球心分别标定了扫描仪与机器人的旋转和平移关系,从而使机器人能够与扫描仪一起完成扫描任务.同时,将该机器人-三维扫描系统应用于工业加工中,可以实现在线测量、加工一体化.使用此系统成功地进行了吉他扫描,并利用得到的扫描数据对吉他进行了精确的边缘加工.实验结果证明,该机器人-三维扫描系统具有测量精度高及稳定性好的特点.     

面向教学的三维变换算法可视化方法研究

在深入研究计算机图形学三维变换算法原理的基础上,分析了算法可视化的实质,建立了三维坐标系,并实现了坐标的投影变换,运用动态演示的方法,结合交互控制技术,实现了三维变换算法可视化教学演示系统CAI.学习者可以更快、更准确地理解计算机图形学三维变换的算法实质,有效地提高了教学质量.     

基于线激光的鱿鱼扫描系统与分割算法研究

目的:为实现低成本、等重量、自动化分割鱿鱼。方法:基于线激光扫描获取的点云,提出了一种结合线激光点云数据分析、表面重建及鱿鱼体积估测等方法的鱿鱼体积分割算法,使用三维激光扫描仪结合LabView获取鱿鱼表面的三维点云数据,为了还原鱿鱼表面形貌,使用阈值分割法去除点云数据里的噪点,根据分割算法确定分割点位置,对鱿鱼产品进行等侧边对角线等重量分割。结果:对角线长度最大误差为0.86%,重量最大误差为0.94%。结论:基于线激光的鱿鱼扫描系统实现了鱿鱼精确分割,符合企业的生产需求,为鱿鱼生产自动化提供了技术支持。     

猫眼光学误差的测量与修正

介绍了猫眼光学误差对激光跟踪三维坐标测量系统的影响及猫眼光学误差的主要来源,设计了一种猫眼光学误差的测量原理并构建了相应的测量装置,论述了测量数据处理方法以及在进行激光跟踪三维坐标测量时对猫眼光学误差进行修正的方法.在数据处理过程中,使用了非线性拟合算法来消除半球偏心和安装偏心对测量结果的影响,使用了二维插值算法来获取猫眼在任意入射方位角处的光学误差值.使用所构建的测量装置对Leica公司生产的CER75猫眼的光学误差进行了实际测量并对测量数据进行了处理.实验结果表明,被测猫眼在其接收角范围内的最大光学误差约为4μm.     

无缝钢管直线度激光视觉在线测量

应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切 ,求出各个光切面中心点的空间三维坐标 ,通过空间直线拟合和误差评定算法 ,由此确定钢管轴线的直线度。本文提出了无缝钢管直线度激光视觉在线测量方法 ,推导出数学模型 ,并进行实验研究 ,给出了实验结果。     

316L不锈钢冠脉支架制造工艺的研究

研究了激光精细雕刻冠状动脉血管支架的制造工艺,对冠脉支架结构设计原则、激光精细雕刻加工参数、热处理工艺进行了探讨.并给出一种冠脉支架结构,进行切割实验,分析了影响切口质量因素及真空热处理工艺、电化学工艺对冠脉支架样品质量的影响.     

卧式能源储罐容量计量中三维激光扫描方法的研究

提出了一种基于三维激光扫描原理的卧式罐容量全自动测量方法。讨论了一种卧式罐扫描点云数据分析算法,通过三角叠加原理计算出卧式罐等水平高度截面面积,在此基础上计算出不同液位高度对应的卧式罐容积值。设计了对比试验系统,以容量比较法为参考依据,三维激光扫描方法测得的容量值相对偏差明显小于几何测量法测量值,满足不确定度为0.4% (k=2)的计量要求,验证了这种方法的有效性,而且三维扫描方法可以有效提高卧式罐容量检定工作效率。     

Alpha-Shapes分段改进算法在三维模拟树枝体积扫描测量中的应用

针对树木与树枝分叉部分体积计算困难,三维扫描建模易产生黏连现象等问题,提出一种Alpha-Shapes分段改进算法.通过三维激光扫描技术获取三维模拟树枝的点云数据,利用Alpha-Shapes算法计算出三维模拟树枝的点云边缘轮廓并进行三维重建,利用分段算法对三维重建数据进行体积分割计算,通过点云最高层补偿以此保证分段算...     

用于对空探测的激光成像雷达设计

本文提出了线阵扫描式激光成像雷达的组成方案,对激光发射、成像接收、分析处理等各个分系统的设计方法进行了详细探讨.以此为依据并且充分考虑了各种参数之间的相互关系,设计出一个原型系统.该系统采用32维APD线列器件,工作波长1.064μm,扫描机构为一维振镜.     

三维数字化爆破质量评价技术

爆破质量的全面定量检测和评价是推动精细化爆破的基础。三维激光扫描技术具有快速、准确和区域整体测绘的特点,为高效、定量检测和评价爆破质量提供了技术手段。采用三维激光扫描技术对爆后结构面和爆堆形态进行扫描,建立三维实景数字模型,然后在三维实景模型中进行几何测量和质量评价。研究内容包括爆破结构面、爆堆形态的现场三维激光扫描、三维实景数字化模型建立、爆破质量立体检测和爆破质量评价。研究表明,三维激光扫描技术具备精细化管理的全面质量检测和评价能力,为实现爆破数字化和智能化提供数据基础。     

三维数字化爆破质量评价技术

爆破质量的全面定量检测和评价是推动精细化爆破的基础。三维激光扫描技术具有快速、准确和区域整体测绘的特点,为高效、定量检测和评价爆破质量提供了技术手段。采用三维激光扫描技术对爆后结构面和爆堆形态进行扫描,建立三维实景数字模型,然后在三维实景模型中进行几何测量和质量评价。研究内容包括爆破结构面、爆堆形态的现场三维激光扫描、三维实景数字化模型建立、爆破质量立体检测和爆破质量评价。研究表明,三维激光扫描技术具备精细化管理的全面质量检测和评价能力,为实现爆破数字化和智能化提供数据基础。     

Two in One: Light as a Tool for 3D Printing and Erasing at the Microscale

The ability to selectively remove sections from 3D‐printed structures with high resolution remains a current challenge in 3D laser lithography. A novel photoresist is introduced to enable the additive fabrication of 3D microstructures at one wavelength and subsequent spatially controlled cleavage of the printed resist at another wavelength. The photoresist is composed of a difunctional acrylate cross‐linker containing a photolabile o‐nitrobenzyl ether moiety. 3D microstructures are written by photoinduced radical polymerization of acrylates using Ivocerin as photoinitiator upon exposure to 900 nm laser light. Subsequent scanning using a laser at 700 nm wavelength allows for the selective removal of the resist by photocleaving the o‐nitrobenzyl group. Both steps rely on two‐photon absorption. The fabricated and erased features are imaged using scanning electron microscopy (SEM) and laser scanning microscopy (LSM). In addition, a single wire bond is successfully eliminated from an array, proving the possibility of complete or partial removal of structures on demand.     

A Dual-Platform Laser Scanner for 3D Reconstruction of Dental Pieces

This paper presents a dual-platform scanner for dental reconstruction based on a three-dimensional (3D) laser-scanning method. The scanner combines translation and rotation platforms to perform a holistic scanning. A hybrid calibration method for laser scanning is proposed to improve convenience and precision. This method includes an integrative method for data collection and a hybrid algorithm for data processing. The integrative method conveniently collects a substantial number of calibrating points with a stepped gauge and a pattern for both the translation and rotation scans. The hybrid algorithm, which consists of a basic model and a compensation network, achieves strong stability with a small degree of errors. The experiments verified the hybrid calibration method and the scanner application for the measurement of dental pieces. Two typical dental pieces were measured, and the experimental results demonstrated the validity of the measurement that was performed using the dual-platform scanner. This method is effective for the 3D reconstruction of dental pieces, as well as that of objects with irregular shapes in engineering fields.     

AHSPP Annual Conference

Abstract

A calibration and three-dimensional (3D) reconstruction method is presented based on images reflected from planar mirrors and acquired with one camera. The geometric model of the camera–mirror set and a method of calibrating it are described. The calibration technique computes the model parameters using linear equations, and it is proved that the calibration is possible with the knowledge of only six 3D points. The reconstruction method is based on a volumetric representation. The 3D reconstruction is based on a space carving algorithm and the calibration method described in the paper. The results of the calibration and reconstruction method show the efficiency of both techniques. This set-up enables a simple and inexpensive multi-ocular system to be built to recover the 3D structure of volumes.     

三维内曲面轮廓非接触式激光扫描图象测量

三维内曲面轮廓的非接触式精密测量是计测领域中的一个难题。本文基于光机电一体化的思想，针对非球型回转体内轮廓的非接触式测量，提出了激光扫描图象测量法，论述其测量原理，介绍了测量系统的特点和组成．对这一技术的研究．将有助于零件的在线非接触式测量，尤其是在恶劣的工业环境下的测量，以及计算机集成制造技术（ＣＩＭＳ）的发展