光学自由曲面面形误差评定算法的研究

研究了光学自由曲面面形误差的评定算法.提出了5点定位和分步多级的曲面匹配法,对曲面的中心点和4个角点进行初匹配,提高匹配速度;运用最小二乘法和最小区域法相结合实现精匹配,实现了实测曲面到设计曲面的高效高精度匹配.提出了一组基于给定容差μ的μ-系列光学自由曲面误差评定参数,使误差评定更具有有效性和灵活性.并通过实验验证了评定算法的准确性.     

自由曲面光学镜片的构造机理研究

分析了自由曲面光学镜片的理论描述及其构造方面的若干问题,提出了光学镜片自由曲面的设计原则,并分别介绍了基于笛卡尔坐标系和柱坐标系原理的加工方法.     

一种基于视觉测量的大型自由曲面拼接方法

针对不规则复杂大尺寸三维面型测量的问题,提出一种基于视觉测量技术的大型自由曲面拼接方法。将大型曲面分为若干子块,采用双摄像机面结构光方式获取局部子区域密集点云,在曲面上布置若干标志点,其坐标采取近景摄影测量方法获得,对这些标志点进行局部子块坐标系到全局坐标系的转换,得到自由曲面面型。避免了一般标志点拼接方法的累积误差,解决了非编码标志点匹配及匹配奇异问题。实验表明,在1065mm×1000mm×255mm范围内,用19块子区域进行拼接,平均拼接误差为0．045mm。     

自由曲面的多级定位方法

为解决自由曲面工件定位中无法正确求取对应点问题,运用分级两步定位方法进行定位,达到正确求解的目的.首先在工件曲面和CAD曲面上分别均匀取点,提取曲面上的特征曲面,获得特征匹配关系,然后算出对应的位姿关系,完成预定位、精定位.为节省计算时间,提出了基于最大特征值优化的采点方法.最后给出实例研究,验证了方法的正确性.     

自由曲面设计中的特征模型重构

针对概念设计阶段,设计者不仅需要构造自由曲面简易的方法,且需要直观地修改自由曲面的问题,依据自由型特征分类方法,提出了自由曲面设计系统.以自由型特征库作为系统基础,通过基础曲面和库中的自由型特征,可以通过类布尔运算来构造不规则设计,并且设计者能够通过变换高层参数来修改特征.     

基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法

针对目前曲面翘曲变形描述不充分、检测效率低的问题,定义自由曲面的翘曲变形描述方式,提出基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法. 研究一系列算法,开展曲面单层点云提取,通过对比曲面实测点云与模板点云的空间位置获取翘曲变形区域;通过计算获得翘曲距离和翘曲张角,描述翘曲的变形程度和变化趋势. 实例分析结果表明,提出的方法不需要进行曲面重建,直接通过点云特征对比进行曲面翘曲变形分析,在保证精度的同时,在效率上比三维重建方法检测翘曲有了较大的提高.     

Bézier+曲线曲面

在现有的曲线曲面设计中,曲线曲面的形状是通过控制顶点或数据点来确定的.用控制线和控制面来代替控制顶点来确定曲线曲面的形状,从而得到更有效灵活的方法来设计自由曲线曲面的形状.     

基于IMAGEWARE的踏板车曲面逆向设计

以踏板车为例进行摩托车逆向设计研究,使用专业逆向设计软件IMAGEWARE进行扫描点云处理及高品质曲面构造.在曲面构造过程中传统点云生成曲面的方法进行了改进,提出使用低阶4点面逐步升阶,并通过曲面控制点调节曲面,使所构曲面逼近原始点云的方法来构建高品质曲面这一关键技术,通过后期曲率梳及斑马线检查,所构曲面既保证连续性又使曲面与点云的误差控制在许可范围内,从而得到符合要求的高品质曲面.     

空间自由曲面精度检验的自定位方法

利用无定位基准的空间自由曲面的信息，来确定工件坐标系，实现自由曲面的自定位文中提出了自定位的基本思想，工件坐标系的坐标平面及指向的确定，并用C语言予以实现     

基于透视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透视投影和曲面在数据点处的法矢进行自由曲面造型的新思想。利用数据点透视投影和曲面法线方向计算数据点的三维坐标，采用参数双三次样条曲面构造自由曲面。这种给定自由曲面数据的方法易于控制自由曲面形状，几何意义明显。     

基于iGPS和机器人的大尺寸接触式测量系统

针对传统大尺寸复杂曲面特征点坐标测量过程中存在的被测工件与测量系统进行坐标系统一时会存在较大偏差、被测工件在测量过程中易产生移动和深孔中心位置点无法准确测量等问题,设计了一种用于大尺寸复杂曲面特征点的坐标测量系统。首先,对手持框架和探针的结构进行了设计,使用iGPS定位系统和工业机器人搭建了测量系统。然后,采用微平面法对探针测头进行了补偿。测量系统可同时实现对大尺寸曲面上特征点三维坐标的自动化测量和动态测量。实验结果表明:采用微平面法的测头补偿误差不超过±0.2mm,深孔中心位置点的测量精度在±0.2mm左右,测量系统不确定度为0.279mm。测量系统可实现大型复杂曲面坐标的动态跟踪测量,且适用于带有深孔特征的曲面测量。     

面向自由曲面的反求工程研究综述

反求工程是实现自由曲面零件数字化仿制和改进的一项重要技术,其内容涉及自由曲面的测量、曲面重建、数控加工和精度检测等方面.从自由曲面测量规划、测点数据曲面重建、测量加工一体化技术等方面综述了面向自由曲面的反求工程研究现状.其中,自由曲面的测量规划主要分析了曲面（包括已知曲面和未知曲面）测点的自适应布置、测量路径的优化研究当前存在的问题,提出了相应的改进方法,而曲面的重建则主要从复杂曲面的分区域测量建模和测量数据的直接加工方面作了研究.另外,为了实现对自由曲面反求工程所涉及的各项技术的集成,还专门对自由曲面测量重建加工一体化技术的发展情况作了介绍,最后分析了该项技术的发展趋势和下一步研究的重点.     

曲面特征恢复的三角网格模型孔洞修补算法

为了恢复三角网格模型中的孔洞处的真实形状,提出一种曲面特征恢复的孔洞修补算法．首先对模型中检测出的孔洞进行三角化并细分,完成孔洞的粗修复．然后利用高斯球确定孔洞的邻域及其曲面类型,对二次曲面类型的孔洞邻域进行非线性最小二乘拟合以获得曲面代数方程,对自由曲面类型的孔洞邻域则进行B样条曲面拟合．最后根据孔洞邻域的曲面方程获...     

应用三坐标测量机实现JMC匹卡车覆盖件的快速反求

从测量规划开始，通过三坐标测量机测量，获得大量的曲面坐标点，经过数据处理。最后将物理模型转化成CAD模型，同时利用CAD系统重新对这些复杂曲面数据点进行形状描述。所获得的图形不仅能够反映完整的形状信息，而且满足特征精度要求，并能够由此提供分析与制造所需的信息，从而实现逆向工程设计。     

基于双目视觉的运动目标检测系统

为了满足室内环境监控的需求,提出一套基于双目视觉的运动目标检测系统。该系统由数据采集与存储模块、运动目标检测模块、对应点匹配模块和测距模块共四部分组成。运动目标检测模块对采集到的双通道视频分别采用背景差分法进行目标提取,然后对双通道的每帧图像进行粗匹配,并采用尺度不变特征变换算法进行精匹配,找到双通道图像的匹配点对,完成运动目标的距离测量。经实验证明,新系统可以有效提取运动目标,并进行距离测量,尤其可以解决目标物被部分遮挡的距离测量问题。     

基于全站仪组网测量系统的测量方法研究

全站仪测量系统是由一台计算机和数台全站仪组成的一种测量系统。可以完成在工业测量中的单点坐标的测量,特别是大尺寸结构件的测量。根据坐标拟合测量原理,使多台全站仪更精确地统一到同一用户坐标系下进行测量,消除大型结构件单站测量的盲点,提高测量精度,实现大型结构件的加工及装配的在线检测。     

Synthesis of fractal geometry and CAGD models for multi-scale topography modelling of functional surfaces

In order to support the functional design and simulation and the final fabrication processes for functional surfaces, it is necessary to obtain a multi-scale modelling approach representing both macro geometry and micro details of the surface in one unified model. Based on the fractal geometry theory, a synthesized model is proposed by mathematically combining Weierstrass-Mandelbrot fractal function in micro space and freeform CAGD model in macro space. Key issues of the synthesis, such as algorithms for fractal interpolation of freeform profiles, and visualization optimization for fractal details, are addressed. A prototype of the integration solution is developed based on the platform of AutoCAD’s Object ARX, and a few multi-scale modelling examples are used as case studies. With the consistent mathematic model, multi-scale surface geometries can be represented precisely. Moreover, the visualization result of the functional surfaces shows that the visualization optimization strategies developed are efficient.     

基于CAD模型的自由曲面检测方法

针对自由曲面的设计和加工特点，提出了采用点接触式三坐标测量机对自由曲面进行检测时，数学模型的建立方法，指出检测点数量的确定不仅与加工设备的精度和检测的置信度有关，而且还与自由曲面的面积大小有关，检测点的分布则应综合考虑曲面的曲率变化情况和曲面形状对测量网格的制约关系。由于非均匀有理B样条方法表达曲面的独特性，对复杂自由曲面应采取分片测量和评价的方法，同时在几何量测量中采用优化搜索的方法确定最小不合格区域，便于后续的分析和处理。     

新型LED矿灯光学系统的设计

对现有LED矿灯光学系统的结构和聚光性能进行比较研究,提出了一种新型的矿灯光学系统,以满足实际配光的需求。新系统由自由曲面折射器和自由曲面反射器组合构成,折射器中的锯齿形曲面用于减小体积。研究结果表明,新系统聚光性能高,光照度均匀,光斑大小适中,结构紧凑,且可节约成本,满足井下工作要求。