基于Pro／E的花键齿轮参数化建模新方法

在Pro／E软件中进行参数化建模时,若用建立平面的方法来徒特征对齐,不但过程复杂,而且在参数发生变化时。特征实体易产生错位。本文介绍了一种渐开线花键齿轮参数化建模的新方法。通过在新的参数化坐标系中生成样条曲线,并基于样条曲线进行齿轮齿形和内花键的建模,可保证在齿轮及花键的参数发生改变时,轮齿与内花键齿的圆周位置仍然对齐,避免了错位现象的发生。将该方法用于批量建立同一类参数化模型,可大大提高设计效率。     

基于约束分离的参数化设计技术研究

通过对参数化造型的深入分析和研究,并描述构成几何图形的几何元素之间结构关系的约束和图形的尺寸约束分离处理,提出了基于约束分离的参数化造型方法。通过对确定几何图形形状的特征点坐标进行记录,形成图形的结构约束数据,可以为图形的尺寸驱动修改过程提供辅助。通过约束分离,参数化造型过程更直观和易于理解,并且能够很好的处理隐含约束,约束不足和过约束。     

参数化标准件文件的可视化自动生成算法研究

提出并实现了一种新的参数化标准件文件的生成算法.利用标注信息,转化图形为点集;通过点之间的关系,描述图形的几何拓扑约束.该算法自动生成基于中间语言的参数化标准件文件,提高了参数化标准件的生成效率,实现了建库过程的可视化和便捷化.     

基于几何约束的Doo-Sabin细分曲面修改算法

给出了Doo-Sabin细分曲面在奇异面的极限位置和法矢计算公式,定义了正则网格带的局部等参数线。通过建立局部坐标系对曲面上所有点进行局部参数化,把曲面上点的位置、法向量及局部等参数线等约束转化为所有待调整控制顶点的约束,得到线性系统,从而可以在满足上述多种不同类型的几何约束时修改曲面的形状。从控制网格扰动量最小和能量优化的角度给出两种修改算法,并利用广义逆矩阵求得显式解。约束的线性关系表明,两种方法都存在逆过程,修改的结果与过程无关,便于实际操作与控制。     

基于UG参数化设计的数控车削编程

为解决相似零件及产品的重复建模和编程问题,将参数化引入整个UG建模及编程过程.运用基于约束的参数化和变量化建模方法,在草图中不仅建立零件截面曲线,同时也在草图中引入毛坯曲线及程序刀具的进、退刀点,通过尺寸约束和几何约束,保持各曲线、点之间拓扑关系,通过改变图形尺寸,实现产品系列化设计.同时在参数化设计的基础上建立零件CAM标准程序模板,尺寸驱动零件模型更新后,在CAM模板中,重新运行已有程序段,使得程序刀具轨迹根据图形变化而跟随生成新的刀具轨迹,然后仿真并生成另一产品零件的数控程序.     

智能汽车激光雷达和相机数据融合系统标定

智能汽车采用激光雷达和相机的数据融合实现对环境的感知,针对数据融合中不同传感器坐标系的联合标定问题提出了特征点法和棋盘格法两种标定方法。特征点法采用专门设计的标定模板,提取若干对激光雷达和图像对应点,建立约束方程组,采用最小二乘法求解结果。棋盘格法采用张正友标定法获取相机的内部参数,利用棋盘格平面在两个坐标系的一致性,建立约束方程组,采用线性方法求解两个坐标系的外部参数初始解,再用非线性优化方法进一步优化。利用两种方法得到的标定结果将激光雷达点投影到图像上并比较其对准精度。实验表明,两种方法都可以获取各传感器坐标系之间的位置关系,其投影对准误差分别为特征点法3.03像素和棋盘格法2.33像素。     

孔系组合夹具三维构形自动生成研究

采用ObjectARX语言开发了具有夹具特征和装配特征的参数化的孔系组合夹具元件库,并基于夹具特征和专家系统,建立了一种自动确定定位和夹紧区域的孔系组合夹具构形图自动生成系统,并阐述了有关算法主要思想.     

二维和三维视觉传感集成系统联合标定方法

为了解决激光雷达三维深度与摄像机二维图像信息融合的关键问题,建立二者的映射关系,提出了一种基于平面实体特征匹配的三维激光雷达与摄像机集成系统的联合标定方法.首先在三维激光雷达与摄像机系统模型的基础上,提取靶标平面在激光雷达和摄像机坐标系中的平面特征,利用平面特征约束求解两坐标系之间的旋转矩阵和平移向量的初值,为了降低噪声影响,使用Levenberg-Marquardt算法优化结果.分别进行了计算机仿真和在自制的集成传感系统上的标定实验,残差深度比达到0.2％,并使用标定结果对激光点云和摄像机图像进行数据融合,验证了该方法的准确性和有效性.     

多摄像机结构光大视场测量中全局标定方法

多摄像机结构光大视场测量系统,存在摄像机空间分布广、摄像机之间无公共视场角、标定模型复杂等问题。所以采用合适方法对多摄像机与结构光进行高精度全局标定非常关键。提出将二维平面靶标与一维靶标相结合,分步对摄像机及结构光进行全局标定。首先,综合考虑摄像机镜头畸变,采用二维平面靶标对单个摄像机内部参数进行离线标定。借助一维靶标对摄像机及结构光外部参数进行在线标定。将一维靶标上距离已知的共线特征点作为约束条件,逐个求解相邻摄像机坐标系之间外部参数。任选一个摄像机作为全局坐标系,通过相邻摄像机坐标系外部参数矩阵逐步换算,求解每个摄像机坐标系与全局坐标系外部参数。同理,采用一维靶标,至少获取激光平面上3个非共线特征点全局坐标,计算激光平面方程。最后,综合所有摄像机内外部参数、激光平面方程系数,建立多摄像机结构光大视场测量系统全局测量模型。标定试验和现场实际应用表明文中所提方法切实可行。     

多体系统仿真分析平台参数化建模技术研究

针对复杂多体系统建模效率低、建模过程修改频繁等问题,研究了多体系统仿真分析平台的参数化建模技术,提出了一种工程约束推理求解和模型元素更新机制相结合的参数化方法.该方法采用点参数、设计变量参数和元素属性参数构建多体系统参数化模型.通过规则约束和表达式约束,描述了元素属性参数间的工程约束关系.针对工程约束的过程无关性,使用有向图作为参数化求解的内部表达,根据参数间的偏序关系获得工程约束求解序列.结合多体系统模型元素关联关系的特点,提出了一种事件驱动的模型参数化更新机制.最后通过轿车参数化建模实例,验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于液晶靶标的多CCD线结构光测量系统全局标定

为了在多CCD线结构光测量系统中进行精确快速的全局标定,研究了一种基于液晶平面靶标的多CCD全局标定方法。首先,将液晶靶标放入光平面中,在靶标上显示一系列特征点,各个CCD同步采集。然后,通过时间序列对应特征点的图像坐标与靶标坐标,建立起像平面与靶标平面间的非线性模型。最后,对形位关系已知的标准块进行测量,利用标准块的形位关系对像平面与靶标平面间的非线性模型进行优化,得到像平面与光平面间的映射关系,完成多CCD的全局标定。利用优化后的标定结果进行测量,在自由曲面类物体的测量中三个摄像机的数据拼接精度高,对标准块上特征点距离测量的绝对误差为0.2mm,角度测量的绝对误差为0.2°。方法快速简便,适合现场操作,已在多CCD线结构光测量系统中得到了实际应用。     

基于特征参数化设计中的尺寸约束及其表示

参数化设计将是新一代ＣＡＤ系统的主要特征。本文从工程设计实际需要出发,以尺寸约束与设计意图间的相互关系为基础,提出了基于特征参数化设计中的尺寸模型表达方法,给出了基于特征参数化设计的实现方式,并以实例说明了其应用。     

Analytical solutions for buckling of rectangular plates under non-uniform biaxial compression or uniaxial compression with in-plane lateral restraint

The objective of this work is to examine the effect of a non-uniform distribution of the applied edge loads on their net critical value with reference to the title problem. This forms a sequel to an earlier work on uniaxial compression of plates without any in-plane restraint at lateral edges to suppress the Poisson effect. A rigorous superposition approach is employed for plane stress analysis of the loaded plate, and the resulting non-uniform in-plane stress field is fully accounted for in the subsequent stability analysis which is based on Galerkin's approach with a complete set of admissible functions. Pertinent results are presented to highlight the influence of various non-uniform distributions as well as an in-plane restraint at the lateral edges.     

基于构建最优函数提高飞机姿态测量精度

提出了基于构建最优函数来提高飞机姿态测量精度的方法.首先,利用模板匹配法获得飞机在两个测站投影的同名特征点,在发射坐标系下采用交会获得飞机同名特征点的坐标值,根据飞机在空间的特征三角形解算飞机姿态的初值.然后,建立飞机体坐标系;利用成像的共线方程,重新计算空间特征点对应的像点坐标;以重投影结果与实际像点之间的偏差最小作为优化目标函数.最后,通过迭代提高目标姿态解的精度.实验结果表明,飞机轴向成像在大于500pixel时,姿态角测量误差小于0.1°.与中轴线法及飞机角平分线方向向量法测量精度比对,本文提出的方法采用的数学模型正确、算法合理,有效地提高了飞机姿态的测量精度.     

渐开线圆柱齿轮参数化几何模型的建立

本文根据渐开线圆柱齿轮的形成原理,推导出了构成直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮渐开面的参数方程,建立了渐开线圆柱齿轮参数化的几何模型,为利用计算机进行辅助(参数化)设计、计算机辅助工艺设计和计算机辅助制造等奠定了一个易利用的高效、高质的基础平台。     

双振镜点扫描三维形貌测量系统

针对远距离大尺寸物体三维形貌测量的要求,设计并实现了基于激光三角法原理的双振镜点扫描三维形貌测量系统。介绍了系统的结构和测量原理,并对系统进行建模,推导了被测物体表面测量点的三维坐标计算公式。构建了原型系统,利用专用的二维平面靶标在测量空间内自由摆放数次,根据靶标上特征点及其像点间的位置关系,以坐标系转换为基础实现了测量系统结构参数的现场标定。利用李萨如图扫描模式分别对靶标平面、已知直径的球面及石膏像自由曲面进行了测量实验。结果表明,测量距离1m处,测量点到拟合平面的距离误差均值为0.70mm,球面直径测量误差均值为0.51mm;测量距离10m处,测量点到拟合平面的距离误差均值为17.85mm。该系统可用于远距离大尺寸物体表面的三维形貌测量。     

CCD尺寸检测中安装误差对测量精度的影响

在用面阵CCD进行尺寸检测时,由于CCD平面与被测尺寸平面不平行而带来了误差。利用齐次坐标变换建立了从工件平面到CCD平面的坐标变换关系,推导尺寸投影变换关系及误差表达式和最大误差公式,并讨论了误差变化的规律及减小或消除这一误差的方法。     

用水平仪测量小台面对竖直轴线垂直度的方法

为了测量转台上边缘小平台对回转轴线的垂直度误差,首先在转台上建立了一系列坐标系,在考虑竖直轴线对水平面的铅垂度、边缘台面对竖直轴线垂直度的情况下,得出了平台坐标系对基准坐标系的姿态.并建立了水平仪读数与该姿态之间关系.将水平仪放置在小平台上,旋转轴系,得出了数直轴线的铅垂度误差、然后固定轴系不动、水平仪在小平台上旋转,得出了小平台平面的水平度误差.根据这个水平度和竖直轴线的铅垂度误差计算出了小台面对竖直轴线的垂直度误差.最后对测量的垂直度误差进行了误差分析.     

基于单次成像的三维形貌拼接技术

针对大型物体的三维形貌测量,研究基于辅助靶标的三维形貌拼接技术,并在此基础上提出单摄像机单次成像求解转换矩阵的方法.该方法通过单摄像机单次成像,结合控制点的边长约束,求解出全局坐标系同局部测量坐标系的转换关系,进而将局部测量数据统一到全局坐标系下,实现拼接.此方法避免采用单摄像机多摄站测量时带来的繁琐操作以及产生的相关问题,大大提高拼接的速度,并且可以保证较高的精度.     

LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的研究

针对LAMOST焦面板上光纤孔位置精度的视觉检测中,透视投影变换存在透视误差的问题进行了研究。利用三维坐标系的平移、旋转变换将焦面板坐标系变换到摄像机坐标系,根据空间透视投影理论,将焦面板上孔的坐标点投影到像平面上并引入空间透视误差数学模型,利用Matlab编写程序计算出任意一个孔的透视误差值,并对其进行了仿真分析,得出了LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的变化规律。