混合视觉系统的运动物体检测和静态地图重建

复杂动态背景环境下的运动物体检测和静态地图重建中容易出现运动物体检测不完整的问题。针对上述问题,提出了一种混合视觉系统下点云分割辅助的运动物体检测方法。首先,提出了直通滤波+随机采样一致性（PassThrough+RANSAC）方法来克服大面积墙壁干扰以实现点云地面点的识别;其次,将非地面点数据作为特征点投射到图像上,并估计其光流运动向量和人工运动向量,从而对动态点进行检测;然后,采用动态阈值策略对点云进行欧氏聚类;最后,整合动态点检测结果与点云分割结果来完整地提取出运动物体。此外,通过八叉树地图（Octomap）工具将点云地图转换为三维栅格地图以完成地图的构建。通过实验结果和数据分析可知,所提方法可以有效提高运动物体检测的完整性,同时重建出低损耗、高实用性的静态栅格地图。     

基于OSG的虚拟场景中包围盒碰撞检测的研究

碰撞检测是虚拟场景的核心技术,其效果的好坏直接影响整个虚拟场景的真实感。基于OSG（OpenSceneGraph）三维场景渲染引擎和Multigen Creator三维可视化仿真建模软件,采用包围盒碰撞检测算法,实现了多个静态物体与动态物体的碰撞检测,通过使用射线检测算法可以很好地解决静态物体与地面以及动态物体与地面的碰撞检测。为了满足实时性的要求,提出了多个静态物体与动态物体的碰撞检测优化算法的数学模型。结果表明,算法具有很好的有效性和快速性,能够满足要求。     

基于CAXA与VERICUT的虚拟数控仿真加工的研究

虚拟制造在加工过程中的重要应用之一就是数控机床加工仿真. 数控加工仿真分为几何仿真和物理仿真两类.前者主要研究现实世界物体如何以实体的形式在计算机中表现.     

虚拟场景视点与动态物体交互控制

提出了一种动态物体与视点位置的检测技术,实现了虚拟场景中动态物体的有序运动。建立视点与动态物体之间的运动轨迹向量和动态物体的交互方式,根据两轨迹向量计算两者的位置关系赋予动态物体不同的交互方法来实现虚拟场景中动态物体的有序运动。文章中给出了此方法的具体算法。     

适用于复杂场景的碰撞检测算法研究

创建虚拟场景不仅要进行静态建模,更重要的是进行动态建模。而且物体之间的实时碰撞检测是关键。首先对常用检测算法的检测效率进行了分析和比较。然后重点针对复杂虚拟场景中吉有大量物体的特点,提出了混合包围盒碰撞检测算法。该算法利用帧与帧之间的时间和几何相关性,把对（cn^2＋m）个对象的动态跟踪转化为它们在三个坐标轴上的投影的排序问题,把时间复杂度由O（n^2）降低为O（n）。并引入树的深度的概念,根据不同的应用场合合理控制检测深度以加快检测速度。理论分析和仿真计算都表明,该算法能够满足多达几百个运动物体的实时交互碰撞检测。     

基于物理的图形建模研究

逼真性是虚拟现实的重要特性,也是虚拟现实研究的难点。基于物理的图形建模是实观虚拟环境中物体逼真运动的基本方法,它构建动画角色的动力学模型并通过仿真计算它们的运动。该方法在视频制作、虚拟仿真、虚拟漫游等领域中具有重要的应用价值。与其它运动表示方法相比,可以实现虚拟环境中多种更为逼真的物体运动效果。该文分别以不变形物体（刚体）和变性物体（柔体）为例,介绍了虚拟现实系统中实现逼真物体运动的基于物理的建模思想,分析了它们的特点以及各自存在的问题和局限性。最后指出了要想理想解决物体建模问题所必须进一步研究和突破的若干技术。     

一种新的移动机器人组的多目标控制仿真实验

为了实现具有编队运动和避障能力的分布式自治系统,针对协同的轮式移动机器人组提出了一种非线性控制方法,使得其在动态变化环境中能编队运动,避开静态和动态障碍物,并有效地跟踪虚拟领航机器人。首先,建立了多目标控制问题模型,然后为环境中的每一个物体生成人工势场,在此基础上设计生成综合控制量。此方法系统地综合考虑了协同运动、虚拟领航者跟踪、避障和振荡抑制等多目标的实现。采用李亚普洛夫方法对所需的基本条件和主要特性进行了严格地证明和推导。所提出的控制基于势场法,提高了机器人组的瞬态性能,并解决了其固有的振荡问题。仿真研究表明,该方法保证了移动机器人组在动态环境中能有效地实现协同运动、虚拟领航者跟踪、避障和振荡抑制等多目标任务。     

智能遥控系统的设计与实现

本文介绍了一种利用MMDS（微波多路复用）和同轴电视电缆传输监控电视信号,利用电话双音多频（DTMF）信号作为遥控命令,利用动态图象系统实现运动物体捕捉的智能遥控系统的设计与实现。该系统可以同时对多个被监视场景进行监控,并自动将有用的场景信息以图像（静态或动态）和文本文件的形式记录在计算机。     

动态环境下结合实例分割与聚类的鲁棒RGB-D SLAM系统

视觉同步定位与建图（VSLAM）技术常常用于室内机器人的导航与感知,然而VSLAM的位姿估算方法是针对静态环境的,当场景中存在运动对象时,可能会导致定位和建图失败。针对此问题,提出了一个结合实例分割与聚类的VSLAM系统。所提系统使用实例分割网络生成场景中动态对象的概率掩膜,同时利用多视图几何的方法检测场景中的动态点,并将检测到的动态点与获得的概率掩膜匹配之后确定动态物体的精确动态掩膜;利用动态掩膜删除动态物体的特征点,然后利用剩余的静态特征点准确估计摄像机的位置。为了解决实例分割网络欠分割的问题,采用深度填充算法和聚类算法保证动态特征点完全删除。最后,重建图片被动态物体遮挡的背景,在正确的相机位姿下建立静态稠密点云地图。在公开的TUM(Technical University of Munich)数据集上的实验结果表明,在动态环境中,所提系统在保证实时性的同时能实现鲁棒的定位与建图。     

基于CATIA的新型隔振器的3D结构设计

利用CATIA软件的互动性实现新型变刚度隔振器的计算机辅助3D结构设计，并对零部件的加工过程和隔振器的运动过程进行了动态仿真，仿真效果表明：此隔振器的设计是令人满意的，提高了隔振器的精度，降低了成本，缩短了设计与试制的周期。     

数控车削零件的仿真加工

本文介绍了数控车削零件的仿真加工技术。它采用CAXA软件生成NC代码,利用CAXA软件的CAM功能进行数控仿真,加载到VNUC仿真软件的计算机模拟机床里,模拟真实机床运动,最后通过数据线将G代码传输到实际机床,形成＂虚拟＋现实＂的仿真模式。这种模式弥补了CAD/CAM软件数控仿真的不足,将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体,可使用户既掌握数控铣削加工的基本原理,又掌握数控系统操作的基本技能。     

基于Linux平台的数控虚拟机系统

概述了开放式数控系统，尤其是开放式软数控的发展现状与特点；分析和构建了基于数控虚拟机的开放式数控系统的体系结构，介绍了此系统中的软／硬件结构；在对具有代表性的操作系统进行了研究与比较之后，选择了Linux作为此系统的软件开发平台；最后根据Linux内核的结构特点，重新划分了传统用户模式下运行的数控软件体系，建立了包含实时控制层和数控应用层的双层模型，就其中的关键性技术问题进行了探讨和分析，明晰了该虚拟机在Linux下的具体实现方法。     

基于虚拟机的软件保护研究与设计

虚拟机技术一直是当今计算机安全领域研究的热点之一。从软件保护的角度出发,介绍了基于虚拟机的软件保护设计方案中的关键技术,并给出了一个范例,说明具体步骤和方法。该方法将保护对象细化为函数,给出了单函数识别的具体步骤和方法,利用基本的x86编码来构造虚拟机,对基本指令集采用基于字节码的加解密技术,此外还对各类指令进行了必要的模块化扩展以增加保护力度。目前国内对于虚拟机的保护技术处于起步阶段,因而对于虚拟机技术的理论基础研究和技术实践应用均具有较高的研究价值和发展空间。     

Intelligent machining system for the artistic design of wooden paint rollers

In this paper, a 3D design and machining system based on a 3-axis NC machine tool with a rotary unit is introduced to efficiently produce the artistic design of wooden paint rollers. The paint rollers are used to execute a relief wall just after painting. A simple post-processor is first proposed for the NC machine tool to transform a base tool path called cutter location data (CL data) to NC data, mapping the y-directional pick feed to the rotational angle of the rotary unit. Also, the post-processor has a novel function that elaborately adjusts feed rate values according to the curvature of each design so as not to chip the carved surface. The suitable feed rate values are generated by using a simple fuzzy reasoning method while checking edges and curvatures in a relief design. The post-processor allows the 3-axis NC machine tool with a rotary unit to easily carve an artistic relief design on a cylindrical wooden workpiece without an undesirable edge chipping. Experimental results show that wooden paint rollers with an artistic relief design can be successfully machined without any chipping.     

三维参数化零部件库建模方法研究

基于参数化建模技术构建企业产品数据库,是实现大规模定制设计和快速响应设计的基础。以UG软件为开发平台,分析软件提供的多种标准件建库方法,给出了基于UG零部件库二次开发的基本流程,提出基于UG的层次性参数化建模方法,利用主模型和自顶向下的方法实现零部件的参数化建模,并给出了其实现方法。结合数控机床快速响应设计系统中刀具库设计开发的工作流程,给出了刀具库的应用开发实例。     

Solid modeling of 4-axis wire EDM cut geometry

NC verification has been widely used in milling and turning machining, but the implementation of NC verification for wire electrical discharge machine (wire EDM) has received little attention, made difficult by the characteristics of geometry cut by the thin wire. For an NC verification system, the speed and the accuracy of are two of the most critical issues. In this paper, a novel solid modeling method, which utilizes a dual quadtree structure and a boundary representation, is applied to modeling the parts cut by a wire EDM. In this implementation, two extended quadtrees on the top and bottom surfaces of the stock are first created. Special quadtree nodes are introduced into the dual quadtree structure to model the features associated with the almost coincident surfaces left by a thin wire. The region swept by a wire in each move is generated based on the diameter of the wire, spark gap size and the paths. The overall geometry of the part is represented by a boundary representation which is updated by means of efficient Boolean operations of extended quadtrees. The free-falling objects which may damage the machine tool can be detected. Dimensional inspection and feature detection can be made with the solid model representing the machined part. The system has demonstrated very promising speed and accuracy.     

Object-oriented design support system for machine tools

This paper deals with an object-oriented intelligent design support system which is intended to assist in the basic design of machine tools, in particular machining centres. The machine tools design process is analysed through interviews with experienced designers, and an object-oriented model is established to represent the design process. Software modules named design objects are proposed, which are basic components for the implementation of an intelligent design support system for machine tools. A prototype of the design support system for machining centres is developed based on the design objects, and some case studies are carried out to verify the effectiveness of the methods proposed.     

虚拟轴数控机床刀具运动状态的实时规划

提出了虚拟轴数控机床的递阶控制方法, 并着 重介绍了递阶控制的第一级——刀具运动状态实时规划所涉及的切削路径生成、刀具运动路 径计算和刀具运动姿态规划三个关键问题的求解过程, 为虚拟轴机床数控系统的研究开发奠 定了必要的理论与技术基础．     

面向对象的思想在虚拟仪器开发中的应用

按照模块化设计原则,将面向对象的思想应用于虚拟仪器的开发。通过将测试对象或者其操作抽象为相应类的实例,进而完成对表征这些客观对象的属性和操作的封装设计。应用这种思想,完成基于数据采集卡的硬件平台在Windows环境下利用Visual C＋＋6．0进行钻井液参数虚拟测试系统的开发,其中包括采集模块、被测对象、测试数据以及各种辅助模块的封装设计。工程实践证明,面向对象的思想能简化设计过程,开放仪器构架,便于系统的分析和移植。     

A multi-regional computation scheme in an AR-assisted in situ CNC simulation environment

Computer numerical control (CNC) simulation systems based on 3D graphics have been well researched and developed for NC tool path verification and optimization. Although widely used in the manufacturing industries, these CNC simulation systems are usually software-centric rather than machine tool-centric. The user has to adjust himself from the 3D graphic environment to the real machining environment. Augmented reality (AR) is a technology that supplements a real world with virtual information, where virtual information is augmented on to real objects. This paper builds on previous works of integrating the AR technology with a CNC machining environment using tracking and registration methodologies, with an emphasis on in situ simulation. Specifically configured for a 3-axis CNC machine, a multi-regional computation scheme is proposed to render a cutting simulation between a real cutter and a virtual workpiece, which can be conducted in situ to provide the machinist with a familiar and comprehensive environment. A hybrid tracking method and an NC code-adaptive cutter registration method are proposed and validated with experimental results. The experiments conducted show that this in situ simulation system can enhance the operator’s understanding and inspection of the machining process as the simulations are performed on real machines. The potential application of the proposed system is in training and machining simulation before performing actual machining operations.