一种图像轮廓数据的控制点检测算法

针对如何提取图像轮廓控制点这一问题,提出了一种简单有效的方法。该方法分为去除坏点、标记轮廓数据点以及提取轮廓控制点3部分。首先计算轮廓数据点到拟合圆圆心的向量,然后根据向量间的关系找到坏点并去除,再对轮廓中的数据进行标记,最后对标记后的数据点进行数据缩减,并按照标记针对不同部分的数据提取轮廓控制点。试验验证提取出的轮廓控制点不仅能够表示轮廓的形状,也有效地消除了数据冗余。     

模式向量法提取点云数据线轮廓点

本文以表面连续的折线型边缘和小圆弧屋脊型边缘为研究对象,提出了一种基于扫描点云数据的线轮廓提取方法。该方法通过构造万向切片从点云数据中提取包含线轮廓点的截面数据,根据截面数据上线轮廓点两侧的分布形式,定义了基于法向夹角分布规律的模式向量,将截面数据的相邻点法向夹角序列进行等元素划分,计算各组与模式向量的欧氏距离,在欧氏距离最小的组内提取线轮廓点。为验证方法的准确度,分别对直线型折线轮廓、弯曲折线轮廓和4个圆形屋脊轮廓进行试验,并将提取的线轮廓点进行最小二乘拟合,以线轮廓点相对拟合曲线的偏差评价方法的准确度。提取的直线轮廓点和曲线轮廓点的拟合标准偏差分别为0.076mm和0.047mm;4个圆形轮廓点的拟合标准偏差不大于0.1mm,圆半径相对三坐标测量结果的偏差不大于0.1mm。模式向量法适用于提取折线型边缘和小圆弧屋脊型边缘上的轮廓点数据,具有计算简单,适用性强的特点。当扫描仪准确度优于0.03mm时,模式向量法的准确度在0.1mm的量级。     

工业CT图像轮廓数据提取研究

零件CT扫描设备在扫描过程中不可避免会产生大量冗余信息,导致获取的零件轮廓离散点数据存在噪声和冗余数据．使得特征点提取变得异常困难。传统轮廓数据点的提取和平滑除噪是采用不同方法分开进行的．这种方法可能会剔除有用的特征数据点数据和造成得到的边界点数据发生畸变和偏移。利用多尺度分析技术研究轮廓离散数据的处理,通过对原始轮廓离散数据曲率进行小波多波辨率分解,然后根据尺度间相关性来去除轮廓数据冗余信息和提取特征点,便于在随后的重建过程中实现更精确的表达,基于该方法开发的软件,在实际中应用,取得了良好的效果。     

工业CT图像轮廓数据提取研究

零件CT扫描设备在扫描过程中不可避免会产生大量冗余信息,导致获取的零件轮廓离散点数据存在噪声和冗余数据,使得特征点提取变得异常困难.传统轮廓数据点的提取和平滑除噪是采用不同方法分开进行的,这种传统方法可能会剔除有用的特征数据和造成得到的边界点数据发生畸变和偏移.利用多尺度分析技术研究轮廓离散数据的处理,通过对原始轮廓离散数据曲率进行小波多分辨率分解,然后根据尺度间相关性来去除轮廓数据冗余信息和提取特征点,便于在随后的重建过程中实现更精确的表达.基于该方法开发的软件,在实际应用中取得了良好的效果.     

基于改进主动轮廓模型的注塑制品轮廓提取

注塑制品边缘轮廓提取是实现注塑制品边缘缺陷检测的重要前提,主动轮廓模型为注塑制品边缘轮廓提取提供了思路.本文结合注塑制品特点,提出改进的主动轮廓模型方法.该方法充分利用先验知识,提出初始轮廓确定方法;综合参数主动轮廓模型与几何主动轮廓模型的思想,提出控制点搜索方法;针对传统参数主动轮廓模型不能实现曲线拓扑的问题,采用控制点与样条的形式表述制品轮廓,提出插值准则,噪声控制点抑制准则以及控制点压缩方法.实验结果证明,该方法能够快速,准确的实现对具有待检测制品位于图像的中心附近,且待检测制品的中心在制品内部的注塑制品边缘轮廓提取.     

回转体类零件的数控加工工艺路线及工序进给路线的设计

以回转体类零件为例,通过分析零件的加工方法、工序的划分、工序的确定以及与传统工序的衔接等问题,确定了回转体类零件的数控加工工艺路线;又依据粗、精加工进给路线的不同确定原则,确定了每道工序的进给路线,以工序20粗车外轮廓、工序60粗车凹面、半精车锥面、精车凹圆弧面为例,计算出特征点的具体坐标,为后续数控程序的精确编制打下了数据基础。     

基于累积曲率的离散刀轨环预处理优化算法

由离散网格曲面形成的二维截面轮廓对刀轨环的质量和生成效率有重要影响。提出一种基于累积曲率的刀轨环点云数据预处理优化算法。在基于光顺算子和简化算子的误差带控制范围内,首先通过估算点的离散曲率对二维截面轮廓进行粗简化,提出用累积曲率代替离散曲率的精简化算法,然后根据简化后点的均布程度,采用差分差商自适应算法对二维截面轮廓进行光顺。实验结果表明,该算法运行高效,提高了刀位轨迹生成的效率和质量,改善了产品的加工性能。     

反求工程中ICT图像对称轮廓自动识别

针对机械工业产品轮廓中对称约束特征,该文提出了基于特征匹配的二维图像对称轮廓自动识别方法.基于轮廓点云数据分割和型值点方法提取特征点,研究轴对称和旋转对称图像特征点的不同分布规律,判别对称类型;采用转动惯量法和周期法求取对称轮廓特征描述参数作为轮廓整体约束优化求解参数;实例表明:文中方法能够有效地自动识别对称轮廓及其类型,提取出对称约束特征.     

回转类零件轮廓的数模描述法

在自动编程系统中 ,对于零件轮廓的描述至关重要 ,它关系到数据的提取及编程两者的难易程度。建立了一种描述回转类零件轮廓的数学模型 ,采用此模型可以准确地表达回转类零件表面各点的几何信息 ,并且可以处理含有自由曲线轮廓的复杂零件 ,能有效地完成各种复杂回转类零件的粗切加工轨迹计算。     

基于四点插值细分精插补算法的FPGA仿真与实现

针对高速脉冲均匀分配算法不能根据相邻粗插补数据的变化计算精插补数据的问题,提出了一种四点插值细分精插补算法,并利用FPGA进行硬件仿真。实验表明该算法既可以保证脉冲均匀分配,又可以有效地降低精插补与粗插补数据点的偏差,进一步提高了数控系统控制精度。     

基于Hausdorff距离的多尺度轮廓匹配算法

在提取碎片轮廓线的基础上，提出一种以Hausdorff距离为度量准则的轮廓匹配方法。该方法的基本思想是首先采用卷积积分的方法，在多尺度空间里通过对轮廓进行重采样来计算轮廓上每一点的曲率并选取特征点。特征点及其两侧的若干点构成轮廓的特征段，然后由特征段之间的Hausdorff距离来比较二者的相似性，即为匹配程度。当Hausdorff距离小于给定的容差时，说明与特征段相对应的轮廓是匹配的。实验证明该方法是有效的。     

Contour segments extraction of 3-D surfaces from layer measurements

By the layer-measuring methods of reverse engineering (RE) technology, such as industrial computed tomography (ICT), the geometrical data of a complex inner surface can be obtained. However, related researches, such as contour segmentation, 3-D model reconstruction, etc., need to be extensively carried out for industrial application. This paper intends to solve the problem of extracting contour segments corresponding to different types of surfaces/features from the layer-measuring data. In general, the extracting process can be divided into two stages: rough segmenting and refining. In the rough segmenting stage, an optimal contour matching method is put forward to find similar contour segments from another layer according to the seed contour. In the refining stage, different contour extracting methods are presented with respect to different types of surfaces. For polyhedral or rotational surfaces, an iterative way in which the feature contour can be extracted precisely is presented. For freeform surfaces, another approach is to detect the joining points between the target contour segment and others. The presented approaches can precisely extract open contour segments belonging to certain types of surfaces/features as demonstrated in the examples. Based on this paper, further research such as parameter identification of 3-D surfaces and CAD model creation can be conducted.     

一种基于插值拟合的复杂刀具轨迹在线平滑压缩算法

提出了一种基于插值拟合的在线复杂刀具轨迹平滑压缩算法,该算法依据主导点的选取策略,对原始数据点进行离线预处理,然后进行主导点的在线插值拟合以及非主导点的误差检测,进而生成一条满足拟合精度要求的B样条曲线。主导点依据离散数据点的曲率阈值、曲率极大值、曲线拐点,以及分段Bezier曲线逼近拟合后的误差最大值点进行选取。在具有C2连续性的分段Bezier曲线逼近拟合前,需要利用长度均分策略,提取长度突变点作为新增的主导点,以保证拟合的准确性。对主导点进行B样条插值拟合后,利用轮廓误差跟随法对非主导点到拟合曲线的误差进行检测。该方法与牛顿迭代法相比,其计算速度更快且能提高算法效率。仿真结果表明,提出的算法可对复杂刀具轨迹进行平滑压缩,且误差检测的精度能够满足要求。     

一种超冗余机械臂的工作空间求解方法

介绍一种24自由度的蛇形机械臂的结构及运动学特点,分析传统蒙特卡洛法在应对此类超冗余机械臂时存在的不足。引入基于k-NN（k近邻）的点云边界提取方法,改善蒙特卡洛法计算中存在的点分布不均、点云生成速度慢和点云边界提取困难等问题。最后将改进的方法应用于蛇形机械臂的工作空间求解并证实其计算效率及实用价值。     

Optimal design of a frictional pair of a hub–plunger

Based on the model of a rough friction surface, the theoretical analysis of the displacement function for the external contour points of the hub of a frictional pair, providing the absence of the initial wear and tear, which takes place towards the end of the bedding period, is carried out. The obtained displacement function for the external contour points of the hub provides increased wear resistance of the frictional pair.     

基于方向梯度极值的手形轮廓跟踪算法

针对受自然光照影响的手形图像难以准确提取手形轮廓的问题,本文基于手形边界像素在垂直于边界方向上存在灰度突变的特性,提出了一种基于方向梯度极值的手形轮廓跟踪算法。该算法首先找到手形轮廓的起始点,然后按照一定的搜索方向和规则,在局部区域内计算候选点集中梯度极大值所在的点,并逐点跟踪极大值点,得到手形轮廓。将该方法在实验室自采图库及香港科技大学(HKUST)的手形图像库两个数据库中进行轮廓跟踪实验,结果显示,自采图库的跟踪准确率为100%,香港科技大学手形图像库的跟踪准确率为85.8%,该库中符合本文算法限制条件的图像的跟踪准确率为99.4%。实验结果表明,该方法能在灰度图像上直接跟踪出准确、连续、完整的手形轮廓,尤其适合于受光照不均影响的手形图像的边缘提取。     

开式整体叶盘通道侧铣粗加工技术的研究

整体叶盘从锻造毛坯到最终零件加工成型,需要切除大量的多余材料。本文提出了一种开式整体叶盘通道区域五坐标粗加工刀具轨迹规划方法。该方法通过生成整体叶盘薄壁叶片的直纹包络面,以确定叶盘通道粗加工区域的边界轮廓;基于直纹面五轴侧铣加工刀具轨迹双点偏置生成方式,利用投影法规划开式整体叶盘通道区域粗铣加工的刀心点轨迹与刀轴矢量方向。加工实践表明,开式整体叶盘的粗加工效率提高30%以上,同时,显著优化了后续半精加工和精加工工序的环境。     

基于压缩索引的二阶四面体网格等值面抽取方法

基于二阶10节点四面体网格单元可视化过程中存在的等值面拓扑、三角等值面片结果的计算、存储及传输代价问题,提出了基于压缩索引的等值面抽取方法。为真实表现网格单元内部等值面片拓扑结构并克服其二义性,分析并简化了二阶10节点四面体单元等参插值函数,提出顶点、棱边、表面间的关系矩阵,分别在网格单元棱边、表面及体内计算提取可以表现等值面几何拓扑特征的等值点,设计了关键点匹配规则;结合三类插值点间的逻辑关系制定了令拓扑准确唯一的等值面片三角化及优化策略,设计了辅助三角化、图像优化及绘制过程的可分裂式三角面片压缩索引结构,提出了针对初始面片及优化后面片存储结构的分裂策略。试验结果证明,该方法可准确描述及确定二阶四面体网格单元内部等值面片的唯一拓扑结构,基于压缩索引结构的计算及优化分裂方法简捷有效,可适应不同的精度要求,大幅降低了计算与绘制传输中产生的代价。