基于DLP投影技术的自动三维信息获取

采用结构光的技术方案对真实模型进行快速三维建模.通过构建线激光扫描平台,解释了结构光扫描原理.针对线激光扫描的缺陷,设计了基于DLP投影技术的自动三维信息获取系统,提出了光线跟踪空间位置获取法和彩色结构光编码法,实现了真实模型的快速重建.     

数控非球面超光滑加工机床空间误差建模

为了快速有效地提高超光滑加工机床的加工精度,为实施误差补偿做好基础和准备工作,进行了超光滑加工机床误差建模技术的研究.根据数控超光滑加工机床的具体结构,运用多体系统运动学理论的基本原理,建立了机床成形系统的拓扑结构和低序体阵列,并推导出机床相邻体的特征矩阵,它是进行机床精度分析与建模的核心.基于多体系统运动学精度分析理论,详细研究了数控超光滑加工机床的理想成形运动函数、理想成形运动约束、实际成形运动函数以及实际成形运动约束,进而得到了刀具成形点的综合空间位置误差,最终完成了超光滑加工机床的综合空间误差建模过程,给出了具体模型表达式.     

某型六自由度运动系统误差建模

基于多体系统运动学理论的基本原理,结合六自由度运动系统,阐述了多体系统的拓扑结构,分析了多体系统有误差运动的基本规律,推导了特征矩阵构建方法,研究了根据特征矩阵得到六自由度运动系统空间误差模型.本方法可为其他类型的多自由度运动系统的误差建模及误差补偿提供理论参考.     

串并混联机床几何误差建模与实验

以多体系统理论为基础,研究了串并混联机床的几何误差。考虑各运动轴的定位误差、直线度误差、角度误差以及垂直度误差的综合作用,提出一种机床综合误差建模方法。通过对该机床各部件拓扑结构进行抽象化描述,推导出混联机床两相邻体间相对运动的特征矩阵,建立了混联机床的整机综合误差模型。利用激光干涉仪对X、Y轴多项几何误差进行测量,并将测得的几何误差带入综合误差模型。通过分析所测的各项几何误差以及综合误差分布和演变规律发现:X、Y轴定位误差对整机综合误差的影响最大,直线度误差次之,角度误差影响最小;在精度要求不高的情况下,角度误差对综合误差的影响可忽略。     

三维激光扫描在建筑物模型构建中的研究与实现

在数字城市建设中,作者提出了利用三维激光扫描获取的数据进行建筑物模型构建的方法.在详细介绍三维激光扫描基本原理和总结建筑物几何建模方法的基础上,重点研究了三维激光扫描数据处理方法以及利用三维激光扫描数据进行建筑物特征点提取的方法和过程.对利用三维激光扫描数据进行建筑物模型构建工作中应注意的问题进行了说明.最后,作者利用一组三维激光扫描数据构建了一幢建筑物的几何模型,这为三维激光扫描在数字城市建设中的应用做了有益的探索.     

基于地质特征驱动的三维地质建模技术

三维地质建模时,由于几何数据和属性数据的特征不同,一般难以有效融合．为实现地质特征的融合,提出一种基于地质特征驱动的三维地质建模技术．利用三维空间数据建立几何结构模型,解决基于地质特征的几何映射与拓扑关联等关键技术,建立各种地质特征的属性数据与几何模型图形元素之间的拓扑关系,实现属性数据与几何数据的有效约束,最终构建形成满足拓扑关系唯一的地质特征驱动的三维地质模型．使用位于云贵高原向广西盆地过渡的斜坡地带的实际工程数据进行实验验证,结果表明,该技术解决了几何数据与属性数据的有效融合,为地质综合分析与工程应用提供了综合性的三维模型．     

数控微磨床综合空间误差建模研究

为提高数控微磨床的加工质量和精度,以多体系统理论为基础,提出了误差建模的方法和理念。结合自行设计的数控微磨床,确定了数控微磨床的拓扑结构、低序体阵列、自由度表以及变换矩阵,建立了综合空间误差模型,得到综合误差变化规律,为实施误差补偿提供了基础.     

面向审核流程的船舶CAD系统建模方法研究

为提高船舶CAD建模效率,同时为CAE分析和船体结构设计程序(SDP)校核提供通用数据模型,设计并开发了一套面向审核流程的船舶CAD系统.首先考虑审核流程的需求,采用几何与数据相结合的方式描述船舶模型,所有船舶构件均采用无厚度的几何片体表示.其次建立包含发布模型、设计主模型和工具模型的三层板架模型,以板架属性的形式记录板架及其附属结构的几何关系,并结合自定义结构导航树、通用三维建模软件NX装配树和特征树组织管理板架及其附属结构.然后基于轻量化数据库SQLite设计面向全生命周期的标准库系统,用来存储和管理船舶标准数据,确保快速查询.最后通过参数化建模与基于自定义特征技术的结构建模方法,快速生成船舶模型.该系统具有较强的交互性和稳定性,建模效率高且模型数据量小;模型经过数据转换可直接进行CAE分析和SDP校核,避免重复设计;数据库技术的使用实现了CAD、CAE和SDP模块间的数据共享,解决了数据分散不一致的问题;自定义结构导航树符合专业船舶设计人员的使用要求.     

基于切削仿真的刀具-工件的参数化三维建模

针对金属斜角切削过程的数值模拟分析,为方便和快捷地对刀具-工件系统进行三维建模,介绍了刀具-工件的参数化几何建模的关键技术及其过程。通过建立刀具、工件的参数化模型并分别选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C Builder软件完成了接口设计;在给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何尺寸以及刀具与工件的相对位置后,即可生成三维建模的过程文件,并在Marc软件环境中完成刀具-工件的三维几何建模。这样,为进一步斜角切削过程的数值模拟创造了条件。     

采空区单站激光等距扫描与高效三维重建方法

采空区三维空间形态的精确获取关系到矿山安全生产、高效开采和资源有效回收,传统的采空区三维激光等角扫描方法具有扫描盲目性和数据采集分布不均匀性等缺点.结合采空区自身空间几何特点,提出采空区三维激光等距扫描方法,以及基于半球面-平面联合投影的激光扫描点云数据建模算法:采用预扫描采空区若干剖面获取轮廓信息,分析并提取基准轮廓线;在此基础上解析三维激光等距扫描的径向角度和轴向角度控制指令,以此驱动激光扫描仪运作,获取分布均匀的空区点云数据;结合激光扫描点云数据可投影至球面上这一特性,提出了半球面-平面联合投影准则;通过任意轴坐标旋转机制和Delaunay三角剖分原理完成水平面点云数据的构网,最终基于拓扑关系映射实现采空区的快速精确建模.矿山采空区建模的试验结果验证了该探测方法的有效性,为采空区三维空间信息精确获取及建模提供了整体解决方案.     

三维激光扫描点位误差源分析

目前对三维激光扫描的分析主要停留在误差模型的建立上,没有对三维激光扫描仪的特点及其所受的误差进行分析,而三维激光扫描仪的系统误差和偶然误差都将会对整个误差模型的建立产生影响,点位误差源的准确分析是点位准确建立点位误差模型的基础。基于此,本文对三维激光扫描仪的点位误差源进行了分析,得到了不同误差源的误差模型,并给出了不同条件可能对激光扫描仪误差影响的大小。     

人体足部非接触测量系统的研究

基于制鞋业与鞋楦业加工生产的需要，开发一种用于人体足部测量的激光扫描非接触测量系统，以一定频率同步发射两条激光线，在被测物表面形成一条封闭曲线，并使用3台CCD摄像机从不同角度同时拍摄该曲线与足底图像．经过对像平面和实物之间的空间映射变换及图像处理后，可获得被测物表面的三维曲面信息．采用标准刚体对系统进行测试，测量误差绝对值小于0．8％，表明该系统具有良好的使用前景．     

初级球差激光扫描系统的设计分析

给出了离轴高斯光束通过一个初级球差光学系统后,其相对光强的分布,通过数值积分,可以得到它与系统球差的大小和光束的入射位置的关系曲线。利用这个关系曲线以及瑞利判据,可以对激光扫描系统的设计进行分析,并提出合理的建议。     

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.     

光斑对激光点位精度的影响的探讨

三维激光扫描中受激光光斑的影响较大,所以需要分析光斑对激光点位精度造成的影响。本文给出了光斑中点位的误差分布特点,将光斑对光斑的影响投影到不同坐标轴上,从而得到光斑引起的不同方向的中误差,根据不同方向的中误差便可确定基于光斑影响的点位中误差,从而实现光斑对激光点位误差影响的分析。     

Design & Reality of CAD/CAM in Laser Beam Scanning Manufacturing System

In laser beam scanning manufacturing (LSM) system the PLT file was adopted as design file. The data of design file were processed by CAD software programmed. And the control model was adopted DEA control model. The DEA model was concerned with not only the distance of the two swaying mirrors, the distance between the swaying mirror and convex lens, the mirror swaying angle and the lens focal length but also the lens central height, the lens convex radius and the medium refractive index. It improved the precision and reduced the error in LBM system. The application of CAD/CAM system in LSM improved the LSM manufacturing velocity and manufacturing quality.     

LiDAR安置误差对定位精度影响分析

机载LiDAR为复杂的多传感器集成系统,系统误差是影响LiDAR定位精度的主要误差源.本文基于LiDAR定位方程,模拟往返航飞轨迹和激光脚点数据,定量地引入安置平移和安置旋转误差,研究各个系统误差对定位精度的影响程度和规律.实验结果表明安置平移误差对激光脚点定位精度的影响在对应方向有等量影响,而安置旋转误差对定位精度的影响在对应方向与扫描角相关.     

机器人运动学参数递推标定方法

为了获得准确的机器人运动学参数,提出了一种机器人运动学参数递推标定方法. 基于机器人运动学模型,建立了相邻连杆局部坐标系误差模型,进而提出了从末端连杆坐标系至基坐标系进行运动学参数递推标定的方法. 以八自由度机器人为研究对象,在利用激光跟踪仪建立连杆坐标系的基础上,通过实验验证了运动学参数递推标定方法的有效性和实用性.     

3D cavity detection technique and its application based on cavity auto scanning laser system

Ground constructions and mines are severely threatened by ones. Safe and precise cavity detection is vital for reasonable cavity underground cavities especially those unsafe or inaccessible evaluation and disposal. The conventional cavity detection methods and their limitation were analyzed. Those methods cannot form 3D model of underground cavity which is used for instructing the cavity disposal; and their precisions in detection are always greatly affected by the geological circumstance. The importance of 3D cavity detection in metal mine for safe exploitation was pointed out; and the 3D cavity laser detection method and its principle were introduced. A cavity auto scanning laser system was recommended to actualize the cavity 3D detection after comparing with the other laser detection systems. Four boreholes were chosen to verify the validity of the cavity auto scanning laser system. The results show that the cavity auto scanning laser system is very suitable for underground 3D cavity detection, especially for those inaccessible ones.     

特大型齿轮激光跟踪在位测量的定位模型

为融合特大型齿轮激光跟踪在位测量系统中各测量组件的测量数据,研究了各测量状态中测量组件之间位置关系建立的相关方法.由于采用了激光跟踪仪对三维测量平台进行多测点式测量,需将测量数据统一到同一个坐标系下,严格按照测量原理对测量系统建模,在此基础上研究了测量系统中三维测量平台坐标系的建立和转换问题,提出了2种解决方案:直线向量法和整体映射法,同时分析比较了两者的差异及适用范围.经实验验证,在不计入激光跟踪仪测量误差的影响时,由解决方案原理及相关计算引入的误差完全可以忽略.