自由曲面的接触式测量路径规划方法研究

在介绍接触式测量自由曲面现状的基础上，针对已知曲面的测量精度和效率问题，探讨了矩形细分和三角面片两种测量路径规划方法，并通过了仿真分析验证了方法的可行性与有效性。     

不规则区域内的测量路径规划方法研究

自由曲面测量路径的规划直接关系到曲面测量效率，现有的行测法测量区域设定和路径规划方法往往会产生一定的空行程而导致测量效率低下。采用简单多边形精确描述不规则测量区域形状，并在分析多边形凹点周边区域特征的基础上对多边形进行剖分，将多边形剖分为一组凸多边形和单调多边形，所产生的子多边形可以直接进行行测法测量路径而不会产生空行程．从而提高整个区域的测量效率。最后，通过对比实验，证明了该方法是有效的。     

基于八叉树的复杂曲面测量路径规划

针对异形天线罩复杂曲面的测量加工一体化加工方法中,存在测量复杂曲面时测杆与工件易发生干涉,使得数控编程困难的问题,提出了一种复杂曲面测量路径规划方法。该方法将机床测量系统离散为点云数据,通过点云的空间坐标变换来模拟数控测量时测杆与工件的位置关系,同时引入八叉树算法为点云增加拓扑关系,并检测测杆点云与工件点云之间是否发生干涉。最终将无干涉测量状态下的测量系统信息输出为G代码,通过Vericut软件进行轨迹仿真。文中对8 504个测量点进行测量路径规划,结果表明,测量路径均可以避开干涉位置进行有效地测量。该碰撞检测算法可以在满足测量要求的前提下准确地实现复杂曲面的测量路径规划,为复杂曲面的测量方法提供理论指导。     

基于遗传算法的三坐标测量机测量路径规划方法

针对现有三坐标测量机检测路径规划方法的不足,提出和构建了零件检测特征群数学模型和求解流程,在此基础上,根据检测工作平面、检测测头及检测测针变动次数和检测路径构建优化目标函数,从宏观和微观两个层面分别应用矩阵交叉遗传算法和序列规划遗传算法进行零件检测特征路径的优化求解。最后以Hexagon公司检测零件为例,说明了零件初始检测信息的获取以及算法的优化求解过程。实践证明,该方法快速有效,且具有良好的工程应用价值。     

基于结构光测量的文物数字化方法

针对文物的保护问题,提出了一种以结构光测量技术来实现文物保护的数字化工程方法.首先,对文物的三维数据进行精简、去除噪声和光顺等预处理;接着,利用一种快速定位基准点的三点定位配准方法,实现数据的多视配准;最后,由三角网格方法将三维数据整合成三角曲面片网格,建立文物的数字化模型.该方法在快速建立青铜器文物的数字化模型中得到了充分验证,且能满足数字博物馆文物保护工程的应用要求.     

基于双目结构光的工件位姿检测方法

面向机器人在柔性上下料中工件放置范围较大、摆放位姿不确定的应用场景,提出了一种基于双目结构光的空间位姿检测系统。基于双目结构光视觉系统获取工件点云数据,通过对Z轴分层遍历寻找工件最上层平面,利用其法向重新建立坐标系来矫正原始点云数据;将最上层点云数据映射转成2D图像,通过图像处理完成多个工件分割并获得工件位置信息进行点云粗配准,再通过ICP精配准得到工件的位姿信息。以检测料框为例进行实验,实验结果表明：视觉系统距检测目标3 m处,仍能输出多个料框的准确位姿信息,可有效提升工业机器人柔性上料的可靠性。     

基于侧铣刀位生成复杂曲面在机测量路径研究

在机测量是实现叶轮等复杂曲面零件高精度加工的重要保证。五轴数控加工复杂曲面零件运动过程中,由于热变形、振动、摩擦以及惯性等多种误差因素,会对加工制造精度有一定影响。因此,在加工完成后,复杂曲面的测量也是其制造过程中的一个重要环节。以复杂曲面五轴铣削加工与在机测量应用为背景,研究基于侧铣刀位进行在机测量路径规划的新方法。基于球族包络理论,建立起侧铣刀具路径与测量路径的关联性。算例仿真结果表明,该方法适用于任意直纹与非直纹曲面,具有较强的适用性和有效性。     

基于自由靶标的线结构光视觉测量系统标定研究

针对现有的线结构光视觉测量系统现场标定方法存在效率低、操作复杂等不足,提出了一种基于自由移动平面靶标的标定方法。该方法以平面靶标作为标定对象,首先采用张正友的方法标定出了摄像机内部参数,然后引入了线结构光和自由移动平面靶标,以各种位姿下靶标内的激光条纹与棋盘格角点边线交点作为特征点,求取了特征点在摄像机坐标系下的坐标,并拟合出了结构光面平面方程,从而完成了整个测量系统的标定。试验结果表明,采用上述方法标定后的线结构光视觉测量系统测量误差小于1%,达到了较高的标定精度,能够满足使用要求。     

基于结构光测量技术的三维人像建模

采用结构光扫描技术获取人像三维数据,并针对部分无法测量的人脸特征建立模板库,然后将扫描的数据与特征库数据进行拼合,得到完整的STL格式的人像三维模型。该方法能快速建立逼真三维人像模型,并能应用于人脸数字化和CAD/CAM系统。     

一种方便输入的IGES前置处理器

开发一种方便输入的IGES前置处理器,用户能方便地输入二维图纸的参数信息,系统自动生成对应零件三维模型的IGES文件。该IGES文件可成为虚拟三坐标测量机的CAD信息库。实验验证了该前置处理器是有效的。系统应用于三坐标测量机中,解决了涉密项目零件检测的路径动态规划问题。     

Parallel RRT-based path planning for selective disassembly planning

The planning of disassembly sequences requires the identification of the extraction trajectories of the different parts or assemblies. The failure to find these trajectories can make a planner fail to generate correct sequences or not evaluate potential solutions. In this paper, we analyze the disassembly path-planning problem, its relation to the general path-planning problem and the main differences between both of them, such as the lack of a target configuration. We present a modification of the rapid-growing random tree-based algorithm (RRT) that addresses these differences. RRTs are easily parallelized so we analyze two different parallelization methods using dual-core-based CPUs as well as the impact of the target selection probability of the algorithm in execution time. The method described is applied to several real-world and synthetic examples.     

RGB颜色格雷码结构光三维测量技术研究

提出一种基于RGB颜色格雷码的结构光编码方法。该方法是将红、蓝条纹按二进制格雷码编码方式进行编排，并在红、蓝条纹之间用一个像素的绿条纹作为分界。由于投射光强相同，基于CCD的摄像机拍得的条纹图像中绿条纹向红、蓝区域扩散程度等同，提取绿条纹的中心即可获得条纹的准确定位，再依据三角法原理实现三维物体测量。文中具体介绍了该方法的编码、解码原理，分析了基于HSI空间的彩色图像分割方法，给出了基于3dsMAX和MATLAB环境下的重构仿真实验结果。     

多视角沙姆成像的高精度结构光三维测量方法

传统结构光测量方法在测量高反射率和复杂结构表面存在诸多挑战,且测量精度受到测量视场的限制。本文提出了一种基于结构光投影和多视角沙姆成像的高精度标定及三维测量方法,充分利用系统的景深范围。提出结构光多目视觉测量模型,将投影仪坐标系作为系统测量坐标系,通过建立“三维点-投影图像点-4个相机图像点”的对应关系对系统进行一体化标定,然后利用多视图几何成像约束,通过计算最小二乘解融合多个视角的观测信息,提高三维数据的计算精度。实验结果表明,所提方法和系统可以对高反射率和遮挡表面进行准确测量,测量精度达到5μm,大大优于传统结构光测量方法。     

移动机器人在线实时路径规划

研究了不确定环境下移动机器人的路径规划问题。采用全局规划和局部规划相结合的方法，提出了一种基于极坐标空间，以期望方向角为优化性能指标的在线实日寸路径规划方法。该法利用机器人的传感器系统，实时探测局部环境信息，在每次的局部规划窗口，确定机器人的期望方向角，以机器人的实际运动方向角与期望方向角之间的差异来驱动机器人避开障碍物和朝向目标点运动。该法不仅简单灵活，而且克服了全局规划和局部规划的缺陷。仿真实验表明其有效可行性、实时性、优化性、精度高、稳定性好。     

螺旋罗茨转子四轴加工刀路规划

通过分析螺旋罗茨转子的成型规律,建立了球头刀加工螺旋转子的加工模型,规划了刀具路径,通过等弧长平分法和控制残留高度的等参数法两种方式处理转子端面型线数据点,比较了两种数据点处理优缺点,在此基础上定制了一种规律化的四轴编程模版,采用该模版不需太多编程经验可以快速编制加工程序,从而高效加工螺旋转子,在实际加工中,取得了较好的社会经济效益.     

改进MMAS算法的移动机器人的路径规划

移动机器人路径规划是机器人研究领域的重要内容之一,具有非线性、约束性和复杂性等特点。MMAS算法是近年来发展起来的一种智能优化算法,该算法在解决许多复杂问题方面已经展现出其良好的性能和巨大的发展潜力,但在应用上还存在一定的缺点。通过对MMAS算法的改进对移动机器人在复杂地图中全局路径规划问题进行了研究。     

增材制造自适应螺旋加工路径规划方法

为避免增材制造传统加工路径生成方法存在的尖角过多、路径相交、间距不均匀性等问题,提出一种自适应螺旋曲线加工路径生成方法.首先,通过放样方法获得螺旋曲线生成的初始控制点;然后根据路径曲率变化情况,在曲率较大的位置自适应插入控制点;最后根据控制点拟合B样条曲线,获得连续光顺且间距均匀的螺旋加工路径.通过模拟仿真路径和路径三维可视化证明了所提方法的可行性和有效性,所产生的螺旋加工路径不仅能够较大地提高加工速度和加工效率,还能够避免增材制造过程材料填充过度或不足的问题,提高加工质量.     

基于方向选择的移动机器人路径规划方法

针对快速行进树算法(FMT*)在逐层递归扩展中产生的冗余探索问题,提出一种基于方向选择的快速行进树算法(DS-FMT*).该算法首先对拟扩展样本的四周产生均匀分布的方向选择线,判断周围的障碍物情况并选择有利于扩展的方向作为候选探索方向.随后将拟扩展到下一样本的实际探索方向与候选探索方向做比对,若实际探索方向与候选探索方...