基于平面重建与自然特征匹配的虚实注册方法

针对增强现实系统中的三维注册问题,提出了一种新的基于多平面结构三维重建与自然特征匹配相结合的虚实注册方法,该方法分为离线三维重建和在线实时注册两个阶段.离线阶段系统利用两幅参考图像和双目视觉原理恢复出平面坐标系,并根据用户指定的世界坐标系计算两者之间的变换关系.实时注册阶段,系统首先将当前图像与参考图像做特征匹配以获取平面所对应的单应性关系,进而恢复出每个平面所对应的投影矩阵,由上述投影矩阵以及离线计算所获得的世界坐标系与多个平面坐标系之间的变换关系合成三维注册所需的变换矩阵.实验结果表明,该方法是有效可行的,而且在克服误差积累方面较传统方法有明显改善.     

地方独立坐标系建立分析

结合工程测量实际,介绍了建立地方独立坐标系的因素,通过地方坐标系的建立,阐述了利用GPS技术建立独立坐标系的椭球变换方法。根据工程测量中长度投影变形的影响等因素和大型工程测量的要求,应建立地方独立坐标系。介绍了独立坐标系建立的一般方法。     

工程图中建立各分视图坐标中心及局部坐标系的算法

已知三视图极值点和三视图划分点,提出了建立各分视图坐标中心及局部坐标系的方法.给出了两种算法:坐标中心通用求解算法和原点取整平移算法.采用ObjectARX的选择集函数及视图变换建立了各分视图的局部坐标系,为后续的图形正误判断或三维重建作了准备.     

空间两三角形的相交问题

重点考虑几何奇异问题,同时兼顾算法的效率.运用“分而治之”的方法从一维解得到二维解,进而得到三维解,将空间问题变为平面问题、线性问题.基于几何代数化依赖于坐标系,引入“计算坐标系”,简化了几何的表述与关系的类型,使“几何奇异”状态最后归结为平面上线段被三角形裁剪时的共点、共线问题,简单而明晰,从而可从理论上保证算法的鲁棒性,以平面处理的形式给出了两个空间三角形求交的完整解决方案.测试证明,几何关系、几何奇异类型与计算的简化足以弥补因“变换”而增加的额外开销.算法的速度也能达到实用要求——在笔记本电脑上也能达到每秒100万对三角形的相交计算.     

用优化算法提高神经外科机器人空间映射精度的研究

利用双目视觉传感器来获取标记点在空间的位置,将标记点的位置平均值作为优化目标进行优化.以贴在病人头部的3个标记点为桥梁,计算出图像坐标系与视觉传感器坐标系之间的空间映射关系.再以标记点的平均坐标值为目标对转换矩阵进行优化,从而得出更加准确的目标转换矩阵,并由此给出精确的空间映射误差范围,为医生进行手术提供参考依据.临床神经外科手术应用结果证明,由此方法改进的系统的精度完全符合手术需求.     

一种用于锁定髓内钉的图像导航方法

图像导航是将机器人用于长骨骨折内固定手术中的关键技术．本文首先使用了一种用于定义和改变图像局部对比度的相似性测量方法．避免了图像的过增强和欠增强,然后用局部法对X光图像进行畸变校正;并提出了一种基于几何模型的对准方法,得到一条能够穿过髓内钉远端孔的三维路径,从而引导串联机器人锁定髓内钉．实验结果表明,该方法能够提高图像质量,有足够的定位精度和稳定性,并可以大大减少手术所需时间,降低医生所受辐射剂量．     

车身坐标系的建立

对整车坐标系下零部件产品检验 ,必须建立整车坐标系才可能测量零部件上的控制点的误差。本文描述了建立的方法过程及数学原理 ,该方法已用于实际应用     

工程测量中GPS坐标系统转换及坐标系换算

为满足GPS测量用户统一坐标系统需求,拓展GPS测量应用领域,介绍了GPS坐标系统和工程测量中常用坐标系,以及WGS-84坐标系统与BJ-54坐标系统变换方法和同一坐标系统下各种坐标系的转换方法。     

浅析数控机床上的坐标系

讲述数控机床当中的坐标系的规定,并阐述各个坐标系之间的联系与区别。     

RRR及RRC机械臂运动学建模与分析

运动学分析对于机械臂在实际工业应用中具有重要意义。本文针对平面RRR型机械臂、空间RRR、RRC机械臂这3种典型的工业机械臂进行了正运动学分析。首先建立坐标系,得到各坐标系之间的变换矩阵,即可得到机械臂末端位置与机械臂驱动关节之间的关系。机械臂末端执行器在末端坐标系中的坐标可根据得到的变换矩阵转换为在基坐标系下的坐标。最终通过机械臂的特殊位置,验证了正运动学建模分析的正确性。     

基于方向余弦参量的物坐标系与世界坐标系间的坐标变换

借助物体上三点建立了物坐标系,并给出了其坐标轴的方向余弦计算式。利用矢量代数的方法,推导出以方向余弦为参量的物坐标系到世界坐标系的坐标变换矩阵;利用矩阵求逆的方法,推导出世界坐标系到物坐标系的坐标变换矩阵。作为推论,推导出两种特殊情况的坐标变换矩阵。文中推出的物坐标系与世界坐标系间的两个变换矩阵可作为任意两个坐标系间的坐标变换矩阵,故具有通用性。     

光电跟踪误差校准技术的研究

研制光电跟踪仪校准系统,利用激光跟踪仪跟踪光电跟踪仪并采集测量数据,剔除其中存在的粗大误差得到有效数据,采用球面拟合最小二乘法确定光电跟踪的中心。建立合理的坐标转换模型,实现激光跟踪仪的中心向光电跟踪仪的中心坐标转换,并将二者的测量数据进行对比得到校准结果。利用VB和MATLAB软件结合的方法对数据进行分析与处理,提升运算效率。举例给出光电跟踪仪校准系统的测试结果,并对其不确定度进行分析,证明了此校准系统的可靠性,为跟踪及瞄准系统的参数校准提供了参考。     

一种天线转向精度标定方法

随着技术的发展,天线被广泛应用于各个领域。天线的转向精度直接应影响探测的准确性。提出一种基于激光跟踪仪的天线转向精度标定方法,通过测量定位点得到坐标值,建立空间圆方程并用最小二乘法求解;利用坐标系转换算法分离轴向跳动;分析了影响圆拟合精度的因素并给出了优化方案。现场标定实验证明了方法可行性。     

发动机叶片型面测量坐标系建立方法研究

发动机叶片的复杂外形结构和加工误差给叶片形位尺寸的精确高效测量带来很大困难.利用三坐标测量机对叶片的型面参数进行测量时,对于变形较大无法利用设计基准完成测量的截面,通过建立辅助测量坐标系的方法实现扫描.本文分析了建立辅助测量坐标系的原理,并提出一种利用四点拟合快速建立辅助坐标系的算法,将变形大的实测曲线与理论叶型进行迭...     

直角坐标系下层状地基力学计算中的传递矩阵技术

给出了在直角坐标系下计算层状地基力学问题的传递矩阵技术,改变了过去只能在柱坐标系下求解层状地基力学问题的状况,大大地简化了任意荷载作用下层状地基力学问题的计算。从直角坐标系下弹性问题的基本方程出发,通过改变坐标系的常规位置,成功地利用Laplace变换及其微分性质,首次推导出直角坐标系下的状态控制方程和对应的传递矩阵,并给出了利用该方法的求解过程。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

基于混合坐标系的FDM型3D打印机研制

传统FDM（fused deposition molding，熔融沉积成型）型3D打印机在打印倒体件的过程中需设置辅助支撑结构，打印完成后去除支撑结构，这会导致成型件的精度降低。为解决传统FDM型3D打印机存在的问题，设计了一种基于混合坐标系的FDM型3D打印机。将基于笛卡尔坐标系的运动方式转换为基于拟球坐标系的运动方式，由X-Z平面内的旋转运动、X-Y平面内的旋转运动和Z轴方向的直线运动组合成拟球坐标系内的运动，达到无支撑3D打印的目的。介绍了基于混合坐标系的FDM型3D打印机控制系统的硬件和软件设计。用传统FDM型和基于混合坐标系的FDM型3D打印机进行打印实验并作对比，结果表明在同等级精度硬件配置的情况下，基于混合坐标系的FDM型3D打印机可以实现更高的打印精度。基于混合坐标系的FDM型3D打印机创新性强、造价低，拥有自主知识产权，具有广阔的市场前景。     

边缘场致发射体的非正交有限差分算法模拟

对边缘切致发射三极管进行了模拟，采用的模型为“鸡尾酒杯”结构。在静电分析中引入了一种新的数值计算方法──非正交曲线坐标系下的有限差分算法。由于取的坐标轴与边界重合。所以该方法能有效地处理任意形状的场致发射体。给出了电场强度和发射电流与几何因子的关系及I－U特性曲线。     

RTM多孔注射工艺树脂流动过程数值模拟

介绍了RTM工艺过程及特点,给出了树脂渗流控制方程。阐述了RTM工艺应用于大尺寸,高纤维含量构件时存在的主要问题。采用贴体坐标/有限差分法模拟了双孔注射情形下树脂渗流过程,给出了不同时刻树脂流动前沿曲线,计算网格及终止时刻压力场分布,确定了排气孔位置,计算结果与其它研究结果吻合良好。     

基于点特征的直角坐标系空间直线度偏差评价

目前直角坐标系下空间直线度偏差评价尚未形成统一的方法,针对此问题,提出了基于点特征的直角坐标系空间直线度偏差评价方法。利用空间直线度偏差测量模型与点特征间的关系,以直角坐标系下空间直线度测量方法为基础,建立空间直线度偏差评价数学模型。在截面测量法的基础上,建立空间直线度偏差测量模型。基于空间任意对称二次曲线数学方程,构建最小二乘测量截面轮廓曲线,解决被测截面轮廓中心获取的问题。根据模型点特征关系,最终实现对空间直线度偏差的准确评价。通过实际测试验证了所提出方法的合理性与准确性,为推动空间直线度精密测量技术发展提供了有力支撑。