基于PCL的柴油机缸盖三维特征提取技术

为测量某型号柴油机缸盖的三维特征尺寸,通过CCD、线结构光和闭环反馈触发控制子系统扫描测量得到缸盖的三维点云数据。应用点云库（PCL,point cloud library）中的随机采样一致性算法（RANSAC）进行平面拟合,计算点云表面的法向量,完成测量坐标系转换,建立位置基准。采用PCL中的SAMODEL_CYLINDER模型将圆柱特征点和背景点进行分割,采用PCL函数拟合圆柱轴线向量、轴线上某点坐标和圆柱半径来确定圆柱位置,实现特征提取。实验表明采用PCL中的平面拟合函数、圆柱拟合函数具有较高的计算精度。     

交联聚乙烯电缆接头制作工艺智能考评方法研究及应用

交联聚乙烯电缆中间接头制作工艺的好坏,直接影响着交联聚乙烯电缆中间接头的寿命。对电缆中间接头制作进行考评,能有效判断制作工艺的水平,提高培训质量。为此对交联聚乙烯电缆中间接头制作工艺考评方法进行研究,设计交联聚乙烯电缆接头制作工艺智能考评系统,构建全过程考评流程体系,通过智能设备精准测量关键指标,然后由软件算法客观地确定考评成绩。通过实际应用,证明设计的交联聚乙烯电缆接头制作工艺智能考评系统能客观评价作业人员的工艺水平,提高培训质量,确保交联聚乙烯电缆中间接头的寿命。     

基于3D点云的电缆自适应多尺度去噪算法研究

针对所采集的原始3D点云电缆数据存在大尺度离群点和小尺度起伏噪点的问题,设计出一种基于3D点云的电缆自适应多尺度去噪算法。首先,对于原始3D点云电缆数据应用统计离群消除滤波算法滤波,去除大尺度空间孤立离群点;其次,对于传统双边滤波的两个参数σc以及σs应用了基于半径和标准差的自适应改进;最后,采用提出的基于半径和标准差的自适应双边滤波算法去除3D点云电缆数据中的小尺度起伏噪点。实验结果表明,提出算法对3D点云电缆数据能多尺度去除噪点,且无需人工调整参数,明确了电缆边界,实现了理想的点云去噪效果,为后续电缆分割、识别等可视化巡检奠定了良好基础。     

配电电缆中受潮接头的阻抗特性及其检测方法研究

电缆接头是电力电缆中最脆弱的部位,接头受潮是中压交联电缆的常见缺陷,如果未能及时得到修复,将导致电缆过早失效。文章围绕中间接头受潮后的阻抗特性及其检测方法开展研究,阐述了波在电缆中传播的折反射现象,以时域反射法的理论知识为基础,在CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite中建立了10kV冷缩式中间接头的三维单芯模型,对中间接头不同程度进水情况下的阻抗特性和反射波形进行研究;在实验室10kV交联聚乙烯电缆中间部位的电缆接头上制作进水缺陷,分别进行电缆接头S参数测量和时域脉冲反射实验;最后,分析和比较了电缆受潮接头的阻抗特性仿真和实验结果,证明了使用时域脉冲反射技术对受潮电缆中间接头进行受潮诊断的可行性和有效性。     

高温对交联聚乙烯电缆/硅橡胶预制件接头界面压力影响的仿真研究

高压电缆接头与电缆主绝缘间的握紧力是确保输电线路安全运行的关键。实际电缆及附件运行中的温升可能导致界面压力变化,但由于接头与电缆过盈配合,面压测量困难,难以实时检测面压和判断老化情况。针对电缆附件用硅橡胶绝缘,通过实际测量电缆绝缘交联聚乙烯及附件硅橡胶料在不同温度下的弹性模量值,基于塑性力学理论,利用ANSYS软件建立10 kV电缆接头三维仿真模型,分析了温度变化对电缆接头界面压力的影响。     

基于2D预处理的点云分割和测量研究

针对传统 3D 工业相机获取的点云数据进行工件检测时因工件粘连和噪声干扰导致边缘分割问题,考虑点云数据量大 影响检测实时性和 3D 特征点选取不准确导致测量误差大的因素,提出一种基于 2D 边缘检测的预处理方法,实现点云快速分 割和测量。 首先,采用改进的 Canny 算法对有序点云的纹理图像进行边缘检测,将检测后的图像进行数学形态学操作和轮廓检 测完成纹理图像分割,规避了在 3D 空间中进行分割处理,有效减少了点云数量;其次,结合工件的形状特征和放置方式,利用 掩膜操作提取出有序点云数据,使用基于 RANSAC 和条件滤波结合的方法对分割后的点云进行自适应阈值滤波处理,有效去 除了噪声点云;最后,对经过预处理后的目标点云基于 PCA 的包围盒去计算工件尺寸以及表面法向量。 实验结果表面,和传统 的 3D 分割算法相比,能够更准确的提取出目标点云,有效减少了待处理点云数量,整体分割效率提高了约 20%;工件尺寸的平 均相对误差约 1. 24%,可以满足测量的需求。     

架空导线压接对边距的图像测量方法

压接导线主要应用于架空线路建设,其对边距对线路安全运行及服役期限起到重要作用。针对传统人工测量存在的可靠性差、效率低的缺点,提出了一种基于图像处理的压接对边距测量方法。首先根据图像的累计灰度突变点自动裁剪被测区域并进行中值滤波,然后基于改进Otsu阈值法获得边缘连续的二值图像;再分别使用形态学处理和高斯曲线拟合法对边缘进行二次定位,得到亚像素级边缘点;最后采用基于随机抽样一致性（random sample consensus,RANSAC）的最小二乘拟合方法完成上下边缘点的曲线拟合,实现压接对边距的测量。通过模拟试验表明了RANSAC拟合经过10次迭代后测量算法的效果较好,测量误差小于0.1 pixels;而实际导线测量试验结果表明,改进Otsu算法对光照强度具有适应性,同时与人工测量相比,图像测量方法的最大相对偏差为1.82%,重复标准差提高60%,平均耗时仅为人工测量的1/10,能够实现压接对边距高效可靠的测量。     

110kV XLPE电缆GIS内锥插拔式快速中间接头的设计EI北大核心CSCD

故障快速修复目前高压交联聚乙烯电力电缆迫切需要解决和完善的问题。为缩短电缆故障时的抢修时间以及节约硬件成本,将电缆终端气体绝缘开关(GIS)技术创新化地运用到电缆中间接头上,开发出了一种用于110KV交联聚乙烯电缆或电缆接头在发生主绝缘故障后临时连接用的GIS内锥插拔式快速接头。利用有限元分析对接头的应力锥、高压屏蔽电极、附件材料电性参数的配合进行了优化设计,得出了最优配合,完成了接头样机的研制并进行了现场试验验证。结果表明:应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为135 mm和25 mm;应力锥与半导体屏蔽层的介电系数比值以及应力锥与主绝缘的电导率比值越小越好;高压屏蔽电极的倒角半径及电极长度最优值分别为10 mm及40 mm。使用设计的接头,可在4 h内完成电缆附件的安装。该接头可以实现异径电缆对接,通用性强,主体部分可以重复使用,满足系统的运行要求。     

110kV XLPE电缆GIS内锥插拔式快速中间接头的设计

故障快速修复目前高压交联聚乙烯电力电缆迫切需要解决和完善的问题。为缩短电缆故障时的抢修时间以及节约硬件成本,将电缆终端气体绝缘开关(GIS)技术创新化地运用到电缆中间接头上,开发出了一种用于110KV交联聚乙烯电缆或电缆接头在发生主绝缘故障后临时连接用的GIS内锥插拔式快速接头。利用有限元分析对接头的应力锥、高压屏蔽电极、附件材料电性参数的配合进行了优化设计,得出了最优配合,完成了接头样机的研制并进行了现场试验验证。结果表明:应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为135 mm和25 mm;应力锥与半导体屏蔽层的介电系数比值以及应力锥与主绝缘的电导率比值越小越好;高压屏蔽电极的倒角半径及电极长度最优值分别为10 mm及40 mm。使用设计的接头,可在4 h内完成电缆附件的安装。该接头可以实现异径电缆对接,通用性强,主体部分可以重复使用,满足系统的运行要求。     

基于机器视觉的钢轨圆孔动态测量方法

为动态检测铁轨上圆孔两侧尺寸是否合格,提出了一种基于机器视觉的圆孔动态测量方法。首先,通过工业相机动态采集圆孔图像并对图像预处理,其中,图像中外圆和内圆的半径分别对应圆孔两侧尺寸。其次,利用边缘检测和梯度法获取外圆的圆心与半径,在边缘检测时,采用记忆化搜索降低无关边缘的影响。然后在极坐标系下搜索外圆区域获取内圆轮廓点,并对其迭代拟合,最终得到内圆尺寸,实现了圆孔两侧尺寸的动态测量。经实验测试表明,这种方法测量精度高,光照度为2000 lx时,圆孔两侧尺寸测量误差均小于1个像素。     

基于RANSAC分割的点云数据K-近邻去噪算法研究

针对基于TOF深度相机的空间目标表面重建的点云源数据容易受到仪器本身、扫描环境、外界干扰等影响,而含有大量的无效点和噪声点,增加了计算负担且影响了重建质量等问题,提出了一种基于随机采样一致性背景分割的点云K 近邻去噪方法,以消除目标数据的异常值和无效点。首先,改进RANSAC算法,通过设置不同的阙值对原始点云进行背景分割,以确保准确提取待重建目标的主要特征。然后,通过K 近邻点云平均算法和双边滤波算法移除离群点,最后使用体素化网格方法实现点云大数据的下采样,简化了目标点云,保留了局部特征,加快了曲面重建速度。实验结果表明,该算法能够有效的剔除噪声点,准确率高,实时性好,满足应用的要求。     

面向结构件几何特征保留的点云精简方法

汽车结构件表面几何特征测量时,传统的点云精简方法在高精简率时会对点云中的几何特征进行破坏,降低几何特征 的完整性和尺寸精度,针对此问题,提出一种面向几何特征保留的点云精简方法。 首先,基于空间区域分割思想进行点云的 Kmeans 聚类划分,并构建几何特征描述子,通过计算簇内信息熵提取特征区域点云。 其次,对特征区域点云进行基于 FCM( fuzzy C-means)& K-means 的迭代聚类精简,对于非特征区域点云进行八叉树精简。 最后,对不同区域精简后的点云进行拼接,实现 精简的目的。 结果表明,本文方法能较完整地保留模型表面的几何特征,避免孔洞的出现,且在 94. 30%精简率下,精简点云与 原始点云的最大误差为 0. 912 mm,均方根误差为 0. 041 mm,相较于传统的方法精度更高。     

基于降采样和改进Shi-Tomasi角点检测算法的PCB图像拼接

针对大型多重复单元PCB图像拼接耗时长、拼接错误率高等问题,提出了一种快速鲁棒的图像拼接方法.对采集到的高分辨率PCB图像进行降采样,基于人工选点精准获取含重叠区域的图像单元作为配准区域;引入抑制半径的方法对Shi-Tomasi角点检测算法进行改进,使提取出的区域特征点分布更加均匀;使用暴力匹配方式分别对区域特征点进行粗匹配并通过RANSAC算法剔除误匹配点对后获得配准系数矩阵;结合仿射变换公式推导计算出原图像的配准系数矩阵,根据配准系数矩阵对待拼接的图像进行融合,得到完整的PCB拼接图像.实验结果表明,所提出的PCB图像拼接方法,加快了PCB图像拼接的速度同时也提高了特征点匹配精度,在对图像降采样8倍下,改进的Shi-Tomasi算法较传统的Shi-Tomsi算法和Harris算法在匹配正确率上分别提高了7.8％和4.0％,验证了该方法的可行性.     

基于Nuttall自卷积窗的10 kV配电电缆中间接头定位改进方法

为解决现阶段采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)分析电缆首端输入阻抗谱时存在频谱泄露和栅栏效应的问题,提出一种基于Nuttall自卷积窗的10kV配电电缆中间接头定位改进方法.首先,应用含有中间接头的电力电缆传输线模型、电缆输入阻抗谱、中间接头定位原理、加窗傅里叶变换(wi...     

基于特征向量提取的点云配准算法

为提高现有配准算法精度和配准效率,提出了一种基于点云特征向量提取的点云配准算法。该算法利用点曲率和邻域内点数量作为综合判据筛选特征点,然后对特征点进行主成分分析提取特征向量,利用特征向量变换关系求解待配准点云之间的变换矩阵实现粗配准,精配准阶段创建点云k维二叉树,通过k维二叉树最近邻搜索来提高ICP算法精配准效率。为验证算法的有效性,将本文算法与多种配准算法在公开数据集Bunny和Horse以及实测环境点云数据进行配准实验对比分析,实验结果表明,计算时间相较于ICP算法减少60%,所提算法具有良好的精度和配准效率。     

基于固态激光雷达的道路边沿与障碍物检测

为了有效获取前方道路信息,应用于低成本的固态激光雷达,提出一种道路边沿与障碍物检测方法。首先对原始点云数据进行地面滤波处理,提取地面与非地面点云数据;根据地面点云数据中路沿高度突变的特征,提出了一种动态滑动窗口的方法提取路沿特征点,后使用随机抽样一致算法(random sample consensus, RANSAC)进行路沿直线拟合;将路沿内障碍物点云作为感兴趣区域(region of interest, ROI),在z轴方向上对障碍物点云数据进行安全高度为H直通滤波处理,最后使用欧氏聚类算法完成了对路沿内障碍物的检测。通过在校园内实际采集数据与处理实验,验证了该方法的可行性。     

基于凹包算法的点云地面分割方法

为了解决现有的地面分割方法在路面复杂、点云稀疏场景下存在的地面分割不准确的问题，提出一种基于凹包算法的地面分割算法。该方法首先根据激光雷达点云生成凹包，然后根据粗滤提取的三角面内点的分布和三角面法向量的扫描特性，将地面三角面选取出来，之后再精确提取地面三角面的内点，根据内点到三角面的距离即可精确的完成地面分割。实验结果表明，该方法可以充分考虑点云周围的几何特征，对物体的几何边界敏感，可以在地面倾斜的场景下精细的将小凸起、路牙石等小型障碍物分割出来。     

基于路侧激光雷达的障碍物目标检测方法

针对现有障碍物检测方法在复杂道路场景下存在地面分割欠精准、计算量大以及不同距离下的目标聚类困难问题,提出了一种基于路侧激光雷达的障碍物检测方法。在地平面分割方面,提出基于圆柱坐标系的改进扇形栅格模型以及最低点代表法优化种子点的选取,采用多地平面模型并通过随机采样一致性算法(RANSAC)实现地面拟合及分割。在障碍物聚类方面,构建KDTree加速聚类过程,提出划分区域及阈值自适应的方式改进欧氏聚类算法。实验结果表明,该方法在4种典型道路场景下对地面点的分割准确率均达到86%以上,且针对不同距离下的障碍物目标聚类准确率提升明显。     

一种面向复杂环境的自适应激光里程计设计

针对在复杂环境下使用传统三维点云配准算法构建的激光里程计精度低且建图易发生漂移的问题，本文设计了一种面向复杂环境的自适应激光里程计。首先通过三维激光雷达采集原始点云数据，经过点云预处理环节后，采用地面分割方法完成点云数据分割并获取路面点云丰富度信息；然后，使用NDT算法将前后两帧点云数据极大限度的进行拉近，实现点云数据的粗配准；最后，在环境判断结论指引下选择合适的ICP算法完成三维点云的高精度配准并根据输出的点云变换关系构建激光里程计。通过在数据集以及不同环境下的大量实车测试，得出该激光里程计在室内结构化环境中的平均位移误差为0026 m，在室外非结构化环境中的平均位移误差为01 m。结果表明，本文构建的激光里程计能够更好的适应复杂环境从而得到更加精确的三维点云地图与SLAM轨迹。