三维图形绕坐标轴连续旋转的算法与实现

在三维图形处理软件中，用户习惯采用把实体分别绕三个坐标轴旋转以实现连续旋转的界面交互方法，这需要知道三个轴和三个角度，编程实现比较烦琐，为此，提出了一种新的解决方案，即根据实体绕三个坐标轴旋转的角度及先后顺序，依据提出的三个运算公式计算得到一个旋转轴和旋转角度，再根据该旋转轴和旋转角度对物体实施旋转.在编程中，比采用四元数连乘方法计算出一个旋转轴和旋转角度有更高的运算速度，方便程序实现，便于用户界面交互.     

体三维显示中屏幕机械运动误差对显示的影响

研究屏幕的机械运动误差对基于发光二极管（LED）旋转屏体三维显示的影响,主要分析屏幕附加轴向窜动和摆动这2种系统的主要机械误差对显示效果的影响.通过理论研究及数值模拟,给出运动误差幅度与三维显示效果的关系,得出要保证竖直和水平分辨率不下降的情况下的最大窜动和摆动误差,提出简单的适用于体三维显示系统的机械容差计算方法.研究表明,窜动影响体三维竖直分辨率,摆动影响水平分辨率.     

基于Java3D的虚拟雕刻技术

针对目前的虚拟雕刻算法大部分需要集合运算的支持,而目前最常用的三维开发平台普遍不支持集合运算的现状,提出一种采用Java3D作为平台的交互式建模技术以形成具有雕刻表面的形体.采用表面建模技术,构建索引曲面建立原始物体,用鼠标代替虚拟凿子,通过改变构成原始物体表面的点的坐标的方法,使物体表面产生凹陷的雕刻效果.使用此方法不需要集合运算的直接支持就可以实现虚拟雕刻功能.这一算法的实现,使虚拟雕刻技术不再需要很高的开发成本,具有一定的应用价值.     

基于眼动跟踪的人机交互应用

使用价格低廉的网络摄像头作为视频源,研究基于眼动识别和视线跟踪在计算机上精确交互的方法.提出一种基于外观人眼视线方向估计的人机交互方法:使用一个简单快速的卷积神经网络模型粗略估计人眼在屏幕上的注视点,进而将眼动识别和不精确视线跟踪结果用于实现在计算机上的精确人机交互.在此基础上开发了眼动鼠标与眼动打字的功能以替代鼠标和...     

关于马约拉纳准粒子量子态变换问题的研究

讨论量子点与马约拉纳粒子耦合量子态的变换问题。首先介绍了马约拉纳费米子及其性质;然后引入量子态的Bloch球表示以及转动算符,通过量子操控技术实现量子态绕z轴的任意角旋转及绕xoy平面的任意轴π旋转;最后通过数学方法证明了2个和4个马约拉纳粒子与量子点构成的体系不能实现绕x轴和y轴旋转任意角。     

基于慧鱼模型水果采摘机的机械臂设计

为解决水果采摘过程中将采摘器高效地送到采摘对象位置的问题,在研究机械传动的基础上,设计了水果采摘机机械臂。水果采摘机的机械臂由主支架、旋转臂、传动系统和控制单元四个部分组成。传动系统包括蜗轮蜗杆传动实现机械臂绕Z轴旋转和旋转臂绕Y轴旋转,丝杠螺母传动实现Z轴方向升降运动,气压传动实现X轴方向伸缩运动。在控制单元的控制下,机械臂带动采摘器到达采摘对象位置,实现辅助采摘作业过程中的定位过程。     

基于DirectX的三维场景实体的拾取

介绍了在基于DirectX搭建的三维虚拟场景中,利用鼠标实现场景内实体拾取的方法。根据实体的 外形特点,对场景内实体采用不同的包围体拾取方法。以三维虚拟仓库为例,对某一特殊形状的实体模型引用包围 盒,采用包围盒拾取算法来实现鼠标与三维场景的交互,提高了鼠标与三维场景的交互效率。     

基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

基于三维模型法500kV交流输电线路绕击耐雷性能分析

现有的二维电气几何模型将导线、避雷线高度等效为平均高度,所计算出的绕击跳闸率不能反应出档距上任意位置的绕击情况,考虑到输电线路绕击跳闸率的准确性和工程实用性,文中建立了三维电气几何模型,综合考虑了各截面导线悬挂高度、不等高悬挂、导线工作电压及相位、雷电入射角、地面倾角、高空风速、保护角及导线高度等因素.运用该模型分析某地区500 kV交流输电线路的三维绕击跳闸情况,在三维曲面上计算输电线路任意截面的绕击跳闸率,并对暴露距离进行三维分析.结果表明:输电线路档距上不同截面的绕击跳闸率相互差别很大,运用等效的平均高度计算的跳闸率并不能反映出线路的实际跳闸情况.     

增强现实中基于三角标识的三维注册方法

在增强现实系统中实时跟踪三维物体,为了准确地将虚拟物体注册在复杂的真实环境中,提出了一种基于三角形图案标识的视觉三维注册方法.通过边缘检测方法在捕获的视频图像中提取标识的三角形轮廓,获得三角形顶点的数据,并根据这些数据计算出单应性矩阵,推导出摄像机参数,从而实现摄像机标定.利用Camshift算法对检测到的目标进行实时跟踪.实验结果表明,物体能被准确地注册到真实视频图像中的跟踪目标上,通过与ARToolKit软件相比较,该方法在注册效率方面优于ARToolKit软件.     

利用深度和灰度图像实现三维目标的识别与分类

将深度图像和灰度图像相结合,对围绕定轴旋转的三维目标进行了识别与分类。将深度图像作为相位因子,对其进行傅里叶变换,并用其制成三维定向图,用于三维目标的识别和旋转角度的判定;对于灰度图像,采用主分量分析(PCA)的方法,对训练图像进行特征分析。根据深度图像测定的目标角度,对三维目标灰度图像在其所属特征空间进行分解与重构。实验结果表明,综合利用深度图像和灰度图像,可以大大降低目标识别中的误判概率。     

Scanner external calibration algorithm based on fixed point in robot remanufacturing system

This paper deals with the scanner exterior calibration algorithm when the scanner is arranged by the robot and the object scanned is fixed on a rotate device in the Robot Remanufacturing System. The method of calibrating the relationship between the scanner coordinate and the robot Tool0, such as the rotation, Rx, Ry, R,, and the transformation X, Y, Z is studied. The data of Tool0 can be directly obtained from the relationship with the robot base-coordinate. So, the coordinate relationship between the scanner coordinate and the robot base coordinate can be easily gotten. This paper explains the basic algorithm theory, computing method, data collecting process and the resulted data in detail. The calibration algorithm is deduced under the orthogonal coordinate.     

OpenGL下三维模型的显示和自由旋转

在Windows平台上,利用DXF文件格式读取数据,采用OpenGL API技术显示已有的三维模型,并运用虚拟球技术和矩阵变换实现对三维模型的自由旋转,方便了对模型的观察和进一步研究.     

相关探测中目标旋转、比例变化的研究

本文对联合变换相关器的图像识别进行了计算机仿真实验，提出了联合变换相关器对于图像发生比例变化和旋转时的识别极限。同时，给出了联合变换相关对图像比例变化和图像旋转敏感性的解决方法：Po1ar变换解决旋转问题，梅林变换解决比例变化的问题。     

钻杆反转运动及其弯曲频率分析

根据塔里木油田井身结构尺寸、钻井参数,详细地分析了塔里木油田钻杆反转转速、弯曲频率和其环隙比与反转运动的关系.钻杆内不但存在自转转速,而且还存在反转转速,其弯曲频率为钻杆自转转速与其反转转速之和.在钻杆自转转速一定时,钻杆的反转转速与环隙比值β有关.研究结果表明,预防塔里木油田钻杆刺漏失效措施可用:(1) 转盘转速控制在(44.5～92.0)r/min;(2) 在钻杆尺寸不变的情况下,可以增大套管结构尺寸,来降低钻杆的弯曲疲劳应力频率;(3) 采用井底动力钻具.研究的结果为深井、超深井合理的钻井参数选择提供了理论依据.     

旋转轴无动泄漏点的密封装置结构合理性分析

目前旋转轴密封大多使用机械密封,密封装置存在相对运动有动泄漏点,绝对无泄漏在某种意义上是不可能的。对于要求绝对无泄漏的旋转设备密封的关键技术的最好办法就是取消动密封点。无动密封点的旋转轴密封结构在实际应用中并不多见,无论从理论研究还是实际应用开发都是必要的。介绍了用于旋转轴无动泄漏点的几种密封结构;从机械设计角度比较了输入输出部件结构的合理性,说明了研究开发的可能性;对波纹管受力进行了分析,提出了波纹管进行等强度结构设计的方法;制造了实验装置,对波纹管装配应力进行了标定和机构运转试验。     

体显示中点阵扫描模式对体像素方位的影响

建立了基于二维点阵屏旋转的体显示系统，在三维空间内预设位置上产生的体像素均来源于
快速旋转和瞬时发光的点阵像素，利用人眼的视觉暂留效应得到三维图像。当逐行或逐列地扫描点阵屏时
，点阵像素在扫描时序上的不同步和屏幕的旋转运动将导致在不同扫描瞬间产生的体像素不在同一空间方
位上，因而虽然所有的点阵像素总是处于屏幕所在的物理平面内，但在一次完整扫描后由之产生的瞬态体
像素将不再处于同一个二维平面内。建立以高速发光二极管为点阵像素的体显示系统，实验结果表明，在
高速扫描情况下，体像素的实际方位与预设方位的偏差可以忽略，系统能够较好地再现三维模型，并且可
以任意选择视点直接观看。     

初始组构各向异性对类砂土直剪试验影响的非圆颗粒组模拟

针对圆形和单粒组颗粒模拟试验的缺陷,基于PFC2D的clump命令,开发了非圆形颗粒组,采用单向法、各向同法和沉积法生成不同初始组构特征的试验样品,模拟了砂土直接剪切试验过程.探讨了初始组构各向异性对砂土抗剪强度与剪胀性的影响规律,研究了剪切过程中力链的演化形式,分析了颗粒旋转以及剪切带内外颗粒长轴定向的变化特征.数值试验结果表明：颗粒初始组构的差异对抗剪强度的影响较大,对材料的剪胀性以及内摩擦角的影响较小;剪切过程应力主轴发生了偏转,颗粒接触角向主应力方向靠拢;颗粒旋转主要发生在8倍于平均颗粒半径的条带内,颗粒长轴定向也发生了偏转,偏转方向与主应力偏转方向相同,但滞后于主应力的偏转速度;初始组构的不同影响剪切带内颗粒的旋转速度.     

三自由度类球面并联机构的动力学建模及分析

提出一种可应用于电子装配领域的三自由度（2R1T,R表示旋转,T表示平移）类球面并联机构. 该机构由上下2个等半径的动、定平台通过3个相同的RSR（R表示转动副,S表示球关节）支链连接而成. 在运动过程中,动平台与定平台始终关于一个中间平面对称,且动平台可绕着对称面内的任意轴线连续旋转和沿着两平台中心连线方向连续平移. 基于机构特殊的几何对称性,建立了其等效运动学模型,在此基础上运用Lagrange方法建立了机构的动力学模型,并通过具体的运动算例,利用Mathematica计算和ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学自动分析）仿真验证了该动力学模型的正确性和有效性,为进一步研究机构的动态特性及系统运动控制提供理论指导.