基于3D扫描及3D打印的大晟钟一体化设计制造

在山东曲阜项目大晟编钟中,探索使用三维扫描和相关软件相结合的设计新方法,对钟体和纹饰进行三维设计和建模,在制造中,针对三维建模后相关数据的不同特点,使用不同精度的打印机进行原模打印,并利用打印原模进行了一体化翻模浇注。     

基于Creaform扫描系统的汽车油泥模型三维扫描方法

研究和掌握三维扫描设备在汽车油泥模型中的应用,利用三维扫描设备对各种汽车油泥模型扫描,使实物模型变成三维空间数据,为产品的设计提供了数字原型。     

基于激光雷达数据的三维模型重建

根据原始的激光雷达数据及其特点,在AutoCAD2002平台上以ObjectARX SDK为工具对三维空间离散点进行两次拟合,恢复出具有完整结构信息及空间位置信息的三维模型.     

大数据三维模型实时交互显示综述

由于硬件平台的限制,大数据量三维地形实时交互显示一直是可视化仿真技术的热点课题,要求综合考虑地形模型复杂度与实时效果,利用三维地形模型数据动态调用技术、LOD技术、纹理CLIP技术,基于一定的硬件条件,达到较好的实时可视化仿真显示速度与效果。     

基于脚部三维扫描的鞋楦建模方法研究

对脚部进行三维扫描,经过网格处理,采用特征节点和特征曲线及其拓扑关系建立脚部特征模型;以脚部特征模型上的特征节点和曲线建立局部坐标系,确定鞋楦特征模板上的顶点,并完成特征模板上顶点的拓扑关系;通过2D曲线的输入,建立鞋楦侧轮廓,底面和统口轮廓曲线;最后,对鞋楦曲面做细分处理,实现了一个符合扫描脚部模型特征和定制轮廓的鞋楦造型工作。     

基于逆向工程技术的人体牙模三维模型重构

由于人体牙模是由非常复杂的自由曲面构成,设计比较困难。传统牙模模型的测量数据都是通过游标卡尺在石膏模型直接测量,会产生很大的误差,并且石膏模型应用于临床医学也会存在很多缺陷。为了探究光敏树脂型材料牙模在临床应学的可行性,采用逆向工程和快速成型技术的三维模型重构方法,首先使用三坐标非接触式扫描仪对石膏模型进行扫描得到大量点云数据,然后利用Geomagic Studio软件完成对点云数据的处理和CAD三维模型的重建,生成三维实体,采用SPS450型号的3D打印机打印出树脂实体模型。最后使用三坐标接触式测量仪对石膏模型和已生成的树脂模型进行一些重要数据的测量,对实验得到的数据进行对比分析,结果显示测量数据误差均在1mm内,在允许的误差范围之内,符合医用要求。     

基于中弧线的叶片蜡模模具型面优化方法

针对高精度复杂涡轮叶片成形精度难控制的问题,提出了基于叶型中弧线的蜡模模具型腔优化设计方法。对反映中弧线几何特征的参数进行提取与偏差分析后进行逆向迭代,经过对叶型的复原和对叶身的重构,建立优化的蜡模模具型腔,实现了对叶片凝固和冷却过程中非线性变形的补偿。与有限元法模具型腔逆向设计方法相比,无需后续复杂的曲面拼接和光顺技术。采用该方法对某型涡轮叶片蜡模模具型面进行优化,使铸件的尺寸误差得到了大幅度降低。数值模拟与实验结果吻合情况良好,经过4次迭代优化,得到的仿真铸件模型与设计模型的二维偏差平均值由优化前的0.350 94 mm降低至0.111 51 mm。     

基于标志点的三维数据拼接方法研究

在三维测量领域,为了获取物体表面完整的三维数字信息,常常需要对物体进行多角度或分区域测量,最终获得不同坐标系下的多视点云数据,然后将该数据转换到同一坐标系,从而实现点云的拼接(point cloud registration).对点云数据进行高效、准确的拼接是三雏扫描仪获取物体深度信息的关键技术之一,就此技术常用的基于标志点的ICP,SVD和四元数法做了阐述,并对各算法的拼接结果进行了实验对比.实验表明:SVD和四元数算法精度相当,ICP法能较好地实现物体的三维数据拼接,精度较高.     

基于LabVIEW的横截面扫描数据预处理方法研究

数据处理是反求工程中的关键环节,数据处理的准确性直接影响到曲面造型的真实性。利用LabVIEW的数组函数、图形显示模块和滤波器,针对非接触横截面扫描数据线的处理方法进行研究,从滤除的坏点数、阈值的有效范围、数据处理的时间、最大值与最小值之差以及滤除噪声点后的数据结果等各个方面进行综合分析对比,得出曲线检查法去除噪声点并填补坏点是最优方法。同时利用LabVIEW的中值滤波器和巴特沃斯滤波器进行数据光滑处理,取得理想效果。     

多视点大空间三维坐标数据归一化方法

提出了一种在一个编码区内利用立体视觉传感器两次单元测量重叠区域内的公共光学编码点来完成多视点三维数据拼接的方法.通过奇异值分解法求取立体视觉传感器位姿变换的R和T矩阵,将后一次单元测量结果转换到前一次单元测量的坐标系下,完成坐标系的归一化.实验证明,该方法在使用12个编码点求解时,坐标归一化后在X、Y、Z方向上1.2 m×1 m×0.4 m范围内的平均误差分别为0.08 mm、-0.07 mm和-0.02 mm,达到了较高的拼接精度,同时该方法无需在被测目标上粘贴任何特征点,真正实现了非接触测量.     

基于三维模型的产品模块化配置方法

针对产品配置模型和配置求解过程在三维信息表达和同步可视化展现上的需求,将三维建模与设计技术引入到产品配置中,提出一种基于三维模型的产品模块化配置方法。分析了基于三维模型的产品配置工作原理,给出了综合产品模型、多层级三维骨架模型和产品三维配置模型的定义与形式化表达,并以此为基础构建了详细的产品配置流程,开发了计算机辅助的基于三维模型的产品模块化配置原型系统,采用单立柱有轨巷道堆垛机对配置方法进行了验证。     

基于双眼模型的三维视线估计方法

提出一种基于双眼模型的三维视线估计方法,以期克服二维视线跟踪方法固有的两个缺点,即对于使用者头部运动限制以及个体参数标定过程繁琐。该方法首先利用两个安装有红外灯组的摄像机组成立体视觉系统,实现人脸双眼图像的采集,之后,基于眼睛角膜球状假设,建立了一个适用于三维视线估计的三维眼模型,在此基础上,推导出人眼三维光轴的估计方法。用左右眼光轴与屏幕交点连线的中点估计方法,计算出注视点。该方法可在使用者头部运动的情况下,完成视线估计,且只需进行一次系统校准即可使用,无需其它标定过程,视线估计精度较高。     

基于单幅图像数据的三维重构方法研究

针对传统的基于阴影恢复形状方法（SFS）的三维重构方法的局限性,综合运用计算机视觉、图像处理和计算机辅助几何设计理论与技术,提出了一种实用的三维重构方法。采用SFS方法获取三维形貌信息,利用图像分割技术提取物体的二维轮廓信息,通过三维形貌信息与二维轮廓信息的融合建立物体的数字化模型,通过B样条方法实现数字化模型的重构。实例表明,该方法能够有效地去除图像的背景信息,改善重构模型的分辨力,为基于图像的三维重构技术的广泛应用提供了条件。     

基于三维坐姿的压力数据自动标注方法

针对当前传统坐姿标注方法,存在操作繁琐、人工标注效率低等问题,提出了一种基于三维坐姿的压力数据自动标注方法。该方法基于双指针时间戳匹配实现双目视觉数据和压力数据同步实时采集;采取归一化、自适应中值滤波处理压力数据,去除压力数据量纲影响和尖峰噪声;利用二维姿态估计与匹配优化、坐标变换和多点三角测量处理视觉数据,提取6个三维人体关键点信息;构造基于坐姿特征的骨架图和基于邻接节点间空间三维投影角度特征,建立一个基于三维坐姿的标注信息生成模型;利用标注信息标注压力数据,构建带标注的坐姿压力数据集。实际应用中,单个样本数据对视觉-压力端采集平均时间差仅为21 ms,生成标注准确率达98.98%,自动标注平均耗时0.199 s,标注速度较人工标注提升13.3倍。     

基于半参数均值漂移模型的BDS卫星钟差异常探测与修复

BDS卫星钟在轨运行过程中,由于空间环境干扰及信号异常等情况,获取的钟差数据中经常会包含异常值。为了有效探测与修复异常值,提出了一种基于半参数均值漂移模型的算法处理钟差数据中的异常。首先,考虑到钟差数据中存在的系统误差,构建了更加符合钟差序列实际变化特点的半参数钟差模型;然后在此基础上引入了半参数均值漂移模型,利用Score统计量对该模型的假设检验进行求解,实现了异常值的定位,对异常定位后的钟差数据进行分组,进而推导出了异常值估值的表达式。最后采用国际GNSS监测评估系统的BDS精密钟差产品,进行单天和多天数据的试验分析,结果表明该算法可以自动准确的探测出钟差数据中的异常并能够精确估计出异常值的大小,异常值估值的平均误差小于0.071 ns,从而实现了适时有效地对异常历元进行修复;同时该算法处理钟差数据异常的效果优于传统MAD法,其预处理后的数据对QP钟差模型和Semi-Com钟差模型的拟合精度分别达到0.612 6和0.034 92 ns。     

基于数据的航空发动机模型匹配方法

本文提出了一种航空发动机模型匹配方法,以双轴涡轮风扇发动机为研究对象,在不同飞行条件、不同发动机性能退化状态下,基于发动机部件特性参数和气路测量参数求解了敏感系数矩阵,预测了退化发动机工作点特性参数和输出性能参数。结果表明,模型计算过程简单,运算速度快,在不考虑测试噪声的情况下,特性参数预测误差均小于0.16%,输出的推力和耗油率的误差最大为0.4%,精度满足工程要求。本文所述方法不受部件特性和发动机结构类型的影响,可扩展应用于其它类型发动机。     

基于骨架树的机械零件三维模型检索方法

提出了一种基于骨架树进行机械零件三维模型检索的方法。检索分为两个阶段。第一阶段首先提取机械零件三维模型骨架,然后将骨架转换成骨架树并用邻接矩阵来描述骨架树的拓扑结构特征,通过比较邻接矩阵特征值之和迅速完成零件拓扑结构匹配,实现零件的初步筛选。将大量与待匹配模型拓扑结构差异较大的模型过滤掉,极大地减少了第二阶段的匹配计算量。第二阶段首先寻找匹配的骨架子树,其次在匹配子树的基础上搜索骨架枝匹配对,进而采用空间离散曲线的曲率和弗朗内特标架进行空间曲线相似性计算,得到整个骨架形状相似度。通过实例验证与试验分析,该方法快速有效,具有较高的准确性和良好的鲁棒性。     

基于三维数字化模型的加工工时计算方法

为了便于实现零件制造过程中加工工时的定额计算与管理,提出了一种以CATIA软件为平台,面向零件加工工艺过程,基于三维数字化模型的零件加工工时计算方法。该方案在CATIA环境下实现,通过提取三维数字化模型结构树中的零件加工工艺信息,识别并提取三维模型下零件的加工特征,获得相对应的加工工艺数据信息,与已经建立的零件工时给定原则进行匹配计算,从而得到基本作业时间,达到了简化工时计算,快速掌握工时的目的,从而建立一套快速获取零件加工工艺信息和工时计算的软件系统。     

基于三维模型的航天器装配精度预测方法

针对航天器的装配精度准确预测问题,提出一种基于三维模型的航天器装配精度预测方法.分析了航天器结构的装配连接特点,建立了包括装配体模型、零件模型、结构模型和公差模型四个层次的航天器装配精度信息模型;构建了三维模型坐标系,分析了航天器装配关键节点的公差作用影响以及不同几何坐标系下的装配公差作用转化机理;利用最小偏差传递路径原理搜索得到了航天器的装配公差传递路径,并采用极值法实现了装配精度预测.以航天器的舱段对接和设备安装为例,对所提方法和算法进行了验证.     

基于制造特征的三维工序模型构建方法

为了在零件加工过程中能给实现制造毛坯的动态演变,提出了一种基于制造特征的三维工序模型构建方法。首先,提出了一种制造特征库的构建方法,包括制造特征的表达、加工元的表达以及制造特征与加工元关联关系的定义。接下来,基于制造特征库,从零件的几何模型中自动获取制造特征的定位参数和定形参数,然后通过给定的刀具半径和加工余量,实现加工元的定位和实例化,与毛坯做布尔运算,生成三维工序模型。最后,通过实例验证了该方法的有效性和可行性。