三维形状测量方法及发展趋势

随着科学技术和工业生产的迅猛发展,许多领域越来越多地提出了对三给工件尺寸和形状参数测量的要求。在广泛调研的基础上,系统地介绍了目前三维形状测量的主要测量方法,对每种方法在基本原理与主要优缺点及精度进行了分析,阐述了它们的发展现状及应用范围,并对需要干涉研究和发展的领域进行了探讨。     

车削加工中心工件形状计算机识别系统的研究

本文提出一种以微机为核心所构成的工件形状自动识别系统，并简要说明如何以ＣＣＤ摄像机获得的视觉图像中分离出工件的二维形状，自动生成形状矢量。阐明了用形状矢量来识别图形的原理和方法。     

车削加工时工件偏心对加工精度的影响

针对工件在偏心条件下加出的曲线为圆或心形线这一问题，对工件偏心对加工表面位置精度和形状精度的影响进行分析，指出在车削加工中，工件偏心将使加工表面（外圆或孔）产生与其它表面间同轴度位置误差和加工表面圆度，圆柱度形状误差；加工表面既不是一个圆，也不是心形线，从而为提高车削加工精度提供了重要的理论依据。     

金属工件孔径电涡流非接触在线测量的研究

提出了一种新的金属工件孔径非接触在线测量方法，讨论了电涡流传感器在线测量的工作原理，给出了金属工件孔径的计算公式，实践证明，这种方法检测简单易行，精度高，速度快，切实可行。     

单叶双曲迥转面等距曲面工件的轮廓线形状分析及绘制

运用解析几何，微分几何，投影理论，建立了“单叶双曲迥转面等距曲面”工件的轮廓线形状数学模型，为该类零件的ＣＡＤ、ＣＡＭ提供了理论上的依据“包络面法”、“法线法”、“换面法”等三种仪器绘图方法，在工件精度要求不很高的情况下，也完全能够达到设计制造要求。     

基准自由的零件封装夹具及其工业化瓶颈,策略与技术

介绍了基准自由的零件封装技术，剖析了影响ＲＦＰＥ技术工业化的瓶颈，研究了相应的工业化策略，提出和实现的基于通用元件的主动寻位技术，解决了任意形状工件的定位问题，使工件的定位精度与夹具的原始误差无关；提出并实现的多元素合金填料和填料注入工艺，使填料较好地满足了ＲＦＰＥ夹具的综合要求，尤其是解决了毛坯“漂移”和“沉陷”问题；提出和实现的可拆装、可变容积的多箱、多板块结构的箱体生成技术，解决了工件一次安     

一种大型圆柱形工件尺寸检测的新方法

本文对大型圆柱形工件的尺寸测量问题进行了理论探讨，提出了一种在精加工过程中检测大型圆柱形工件尺寸的新方法。通过实验验证，证明该法方便实用，并具有较高的测量精度，有很大的发展前途。     

锥形工件在线测量方法的研究

本文提出了一种在精密车床上直接测量锥形工件的直径、锥度及素线直线度等参数的实用方法。该法可通过分离加工机械系统的运动误差，直接测出有关参数，从而为解决锥形工件的在线检测奠定了基础。     

一种基于三维深度数据的脸部特征检测方法

提出了一种表征曲面上某点局部形状的新方法--曲率符号分布形状描述子（CurSignTration）。根据高斯曲率和平均曲率的符号确定曲面上点的形状分类，对某点邻域内所有点的形状按编码进行统计，将统计结果归一化后得到的直方图作为该点的CurSignTration。CurSignTration描述了三维深度图像中某点邻域的形状分布状况，对给定的三维深度数据点建立了一种除坐标之外的特征信息。这种表征方法对平移、旋转及镜像变换具有不变性。结合基于外观的人脸特征检测方法，用CurSignTration可以对人脸的三维深度图像进行姿态不变的脸部特征检测。对15张三维深度人脸图像的特征点检测结果表明了CurSignTration的有效性。     

大型工件装配调测系统研究

结合LAMOST焦面板装配需求,研究并设计了大型工件调测系统。该系统采用摄影测量方法,以精密运动控制平台进行部件调节,并利用激光跟踪仪对系统进行评价。开展了LAMOST光纤定位单元调测实验,实验结果表明,该系统满足LAMOST调测要求,并可用于其他相关大型工件的装配调测。     

三维服装造型CAD方法研究

本文提出了一种新的三维服装 CAD 方法—三维服装造型 CAD 方法。该方法按如下步骤实现:先将若干个服装样片进行有限元分割,然后把有限分割后的样片缝合成一个三维结构曲面,最后进行力学分析得到服装穿着效果仿真图。该方法综合了服装设计的三个主要因素—样片的几何形状,人体曲面形态及服装面料特性。本方法为设计高质量的服装款式和用计算机显示穿着效果作出了初步的探索。     

基于正交设计的QFN焊点三维形态建模与预测

采用基于最小能量原理和有限元数值分析方法的Surface Evolver软件,建立了四方扁平无引脚器件(QFN)焊点三维形态预测模型;选取焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积、间隙高度作为4个关键因素,采用水平正交表设计了9种不同的QFN焊点工艺参数水平组合,建立了这9种焊点的三维形态预测模型,得到了不同工艺参数水平组合下的QFN焊点形态;焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积、间隙高度等工艺参数的改变对QFN焊点的三维形态均有影响.     

基于AutoCAD的SMT焊点三维形态数据处理技术

针对SMT焊点形态预测模型和焊点力学性能与可靠性分析模型不统一的现象,在利用VBA技术对AutoCAD进行二次开发和对SurfaceEvolver软件预测的焊点三维形态有限元数据进行分析的基础上,对SurfaceEvolver软件预测的焊点三维形态模型到ANSYS实体模型的转换方法进行了研究。编制了模型转换程序,并以218节点PBGA焊点三维形态预测模型为例,进行了应用实例转换,得到了较为满意的转换结果。模型的成功转换,实现了焊点形态预测模型和焊点力学性能与可靠性分析模型的统一,推进了SMT焊点形态预测的实用化进程。     

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.     

贝塞尔曲线的几何构型

依据贝塞尔曲线逼近的原理及特点,并利用母线的回转和三维透视图的生成及显示等技术,研究提出了实现三维回转体形状设计系统的结构框图。经实例证明了该方法在实际设计中是一种行之有效的几何构型方法。     

小波理论在三维表面评定中的应用

零件表面三维形貌受生成机理的影响,与表面功能密切相关,对表面的功能评定至关重要.本文论述了三维表面功能评定的各种方法;介绍了小波滤波技术在表面功能评定中的应用.重点提出了表面粗糙度的提取新方法,用小波分析方法确定三维表面粗糙度评定基准面.能精确地把表面粗糙度与表面其他成分分离,从而提取表面粗糙度.最后给出了一些实验结果与分析,指出了小波滤波技术在应用中存在的问题.     

双频投影栅线法物体轮廓测量技术研究

在光学投影栅线法测量物体三维轮廓理论的基础上,本文提出了双频投影栅线法物体轮廓测量技术,通过两种不同频率的光栅投影图,能够直接得到包含物体高度信息的绝对相位值,能够实现具有陡峭边沿物体的测量,实验结果表明,利用该方法能够显著提高物体轮廓测量精度.     

三维视觉传感系统的研究及仿真计算

三维视觉传感系统在机器人视觉领域有着重要的意义和实用价值。本文采用单摄像机与３－Ｄ示教器组成的仿真三维视觉传感器装置来完成空间坐标系中物体的空间位置和姿太的测量。将３－Ｄ示教器坐标,机器人坐标及摄像机坐标用透视变换坐标变换及ＬＥＤ的几何关系来求取被测对象的空间位置和姿态。本方案具有简单,快速,可靠的特点,为机器人视觉,形及最小一乘法来实现视点的标定,其算法结构优于非迭代矩阵分解算法。     

三维角度域网络干扰的空间选择特性

针对包含大规模空间分离节点的无线通信网络,为研究其干扰的空间选择特性,提出一个三维高斯干扰空间分布模型,并给出相应的干扰功率角度谱密度函数．基于干扰功率角度谱密度函数和三维成型因子理论,推导出了三维非规范复球谐系数、成型因子、衰落率方差、空间相关函数和相关距离等关键干扰空间统计特性的闭合表达式．仿真结果表明,三维空间角度对干扰功率角度谱密度函数和关键空间统计特性具有重要影响,其中15°俯仰角可作为三维智能天线和波束赋形的合适指向．     

数值法模拟分析古窑迹的稳定性

为确定合理的加固补强方案,应用有限差分程序FLAC对堂加2号土质古窑的稳定性进行评价。通过选择典型断面形状,将复杂的三维问题简化成为3种类型断面的平面问题。在合理选用土质模型参数的基础上,用强度折减法模拟分析了6种情形下可能的破坏模式和相应的安全系数,得出了最薄弱断面形状及相应的破坏模式。该模拟分析结果在现场施工时意外地得到了验证,为加固补强方案的确定提供了可靠依据。