主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法

利用骨架图进行三维模型的相似性比较研究在工程中有着重要的应用,可以有效地解决检索与重用等问题。本文给出了一种用简易骨架图描述主法向方向单调自由曲面(沿曲面的主法向方向的任一直线与该曲面最多只有一个交点)的方法。首先,求自由曲面的总法向量,按照总法向量的反方向将自由曲面投影到二维平面上,得到投影曲面;然后,求取投影曲面的骨架点和骨架线;最后,将投影曲面的骨架线按照自由曲面的总法向量方向进行柱面拉伸与自由曲面产生交线,该交线就是自由曲面的简易骨架图。并将本文算法与MATLAB中求骨架算法进行比较,实验表明,本文所得的简易骨架图可以更好地描述主法向方向单调自由曲面的几何与拓扑特征,为比较自由曲面的相似性提供了理论技术基础。     

基于曲面透视投影和内在几何的自由曲面造型

提出基于曲面透视投影和其内在几何的自由曲面造型方法。给出从曲面数据点的透视投影坐标、曲面法矢、切矢及主曲率,计算曲面三维数据点坐标的原理和过程。利用参数双三次样条曲面造型方法,从曲面三维数据点构造了自由曲面。给出的两个算例证明自由曲面初始数据法具有几何意义明显和便于控制的优点。     

AutoCAD环境下自由曲面的一种反求工程方法

提出了一种AutoCAD环境下自由曲面的反求工程方法,利用投影栅相位法获得曲面的三维离散数据,并通过DXF文件接口程序,自动建立其三维曲面模型,方便有效地实现了自由曲面的反求。     

AutoCAD环境下工程自由曲面的一种三维重建方法

提出一种AutoCAD环境下工程自由曲面的三维重建方法 ,根据投影栅相位法测得的三维离散数据 ,将 3DMESH命令与脚本文件相结合 ,实现自由曲面三维模型的自动重建     

大量程自由曲面的自适应跟踪测量方法研究

提出一种利用激光位移传感器实现自由曲面自适应跟踪测量的方法。该方法基于闭环运动控制技术,通过由光栅位移传感器及精密移动线性机构组成的伺服随动系统自动调整激光测头位置,以跟踪被测曲面的起伏变化,保证激光位移传感器始终工作在其线性度较高的测量范围内,从而实现对大量程自由曲面的自动测量。实验结果表明:利用激光位移传感器在小测量范围内非线性误差小的特点,集成光栅传感器和伺服机构,可实现大量程自由曲面的高精度测量。     

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。     

基于数据点正投影和曲面法矢的自由曲面造型

提出用控制自由曲面形状的数据点投影和曲面在数据点的法矢进行自由曲面造型的新思想。利用数据点的正投影 (二维坐标 )和曲面法线方向计算出数据点的三维坐标后 ,即可采用现有的自由曲面造型方法 ,如采用参数双三次样条曲面等自由曲面造型方法构造自由曲面。这种给定自由曲面数据的方法具有易于控制自由曲面形状、几何意义明显等优点     

采用光栅相位法的三维人体测量系统设计

依据相移法开发出便携式三维人体扫描仪,用于实现快速三维人体重建.阐述了光栅相位法测量三维物体的工作机理.设计出光学投影系统、相移装置及图像采集与处理模块实现人体三维测量功能.利用单片机C8051 F340搭建硬件控制平台并开发了相应的控制软件,利用VC++编制上位机程序控制三维测量系统,完成三维人体光栅图像获取及图像处理.人体模型测量实验表明:所设计的三维人体测量仪可在100ms内获取4幅变形光栅图像,经解相处理生成三维点云,通过曲面重构获取完整人体模型.测量仪具有接口方便、体积小、操作方便、测量速度快、精度高的优点,满足快速获取三维人体信息及模型重建的要求.     

结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统

三维轮廓检测能力决定了光学自由曲面开发的进度和应用的范围。基于条纹反射法检测原理提出了一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统。该系统主要用于光学自由曲面轮廓的检测,以立体视觉测量得到的光学自由曲面轮廓数据作为初值,结合相位测量偏折法测量数据的迭代,得到精度更高的光学自由曲面轮廓测量结果。实验结果表明,该系统可测量直径为300 mm、倾斜角范围为±20°的自由曲面光学元件,系统的复合测量能力强,光学自由曲面的测量不确定度小于±1μm。     

基于CMM测量的自由曲面反求技术研究

重点介绍三坐标测量自由曲面的反求技术。通过对自由曲面数字化过程中数据获取、测量数据处理和曲面重构的研究,得到鼠标外壳的三维模型,极大地提高了设计质量和效率。