一种判别Stewart并联机器人机构连杆干涉的新方法

连杆干涉是影响并联机器人机构操作空间的重要因素。采用几何方法,定义了迹线、活动交点、固定交点、同向、交叉、临界点和基准交点等概念,提出了一种判别Ｓｔｅｗａｒｔ并联机器人机构连杆干涉的新方法。该判别方法包含了两连杆公垂线与连杆交点位置的判断和公垂线长度与连杆直径的比较两个方面,即先判断活动交点、临界交点与交叉的基准交点的位置关系,再根据连杆所在直线公垂线距离来判断连杆是否干涉。这种方法具有简单、直观、全面的特点。     

六自由度并联机器人活动空间求解中的干涉分析

研究了求解六自由度并联机器人的活动空间时所涉及的干涉问题。所谓活动空间的边界点 ,实际上是使腿长在限定范围之内 ,且各腿不产生干涉时 ,刀具刀尖在某一方向上所能达到的最远点。所以 ,研究干涉问题对于活动空间的求解具有很重要的意义。分析了可能产生干涉的情况 ,并详细讨论了干涉危险点的问题 ,不但使编程简单 ,而且计算时间也大大减少。突破了以往按两杆轴线的公法线同两杆轴线的两个交点是在两杆线段之内或是之外的各种情况来判断是否干涉的传统方法 ,得出了一种非常简单的判断算法     

基于双目视觉的非凸复杂形貌物体干涉分析

传统基于点云分析的物体与场景干涉检测算法使用层次包围盒或空间分解的方法判断是否发生干涉,不能获取物体与场景各点的准确安全距离数值。提出一种基于双目视觉点云的非凸复杂形貌物体干涉分析方法,该方法首先使用双目立体视觉算法对已标定的双目相机拍摄的场景快速重建点云,然后用待分析的物体三维点云和重建的场景点云数据求解干涉问题,使用K-D树搜索的方法快速确定指定点的干涉距离,使用相机光轴方向的点云坐标关系确定是否干涉。方法在某探测器内场实验中的干涉检测正确率为100%。且相较于现有干涉检测算法,本方法可准确获取物体表面是否干涉及具体距离信息,并借助双目点云沿参考相机光轴方向有效简化相交测试计算复杂度,在降采样下单点检测的时间不超过0.15 s,能够满足非凸复杂形貌物体和各类地形的干涉快速分析的需求。所提方法圆满完成了嫦娥五号在轨月面采样封装中采样点选择的采样器-地形干涉分析任务。     

叶轮数控加工中的干涉检查

针对自由曲面离心叶轮多坐标数控加工中可能出现刀具与叶片干涉的问题,提出了一种干涉检查方法。首先计算出叶片曲面的等距面,等距面的偏移距离为刀具半径,再根据所给定的刀位数据得出刀轴的表达式,然后计算该等距面与刀轴是否有交点,如果有交点则存在干涉,否则计算叶片边界线到刀轴的最小距离,若此距离大于刀具半径则无干涉,否则存在干涉。该方法计算量小,对于叶轮数控加工编程中大量刀位数据的干涉检查,可以显著地节省计算机运算时间。     

快速计算平面与高精度细分曲面交线的方法

为解决平面与高精度细分曲面求交效率低和稳定性差的问题,根据细分曲面网格拓扑结构特性,提出平面与Catmull-Clark细分曲面求交的高效方法。基于细分曲面的分片表示,将平面与复杂细分曲面模型的求交问题转化为平面与形状简单的细分曲面面片的求交问题。分析了平面与细分曲面交线的特点,将交线的交点分为起始交点、后续交点和终止交点三种基本类型。根据细分曲面面片网格拓扑结构特性,提出细分曲面面片多级分割技术。在此基础上,结合包围盒干涉检测技术,判断平面与细分曲面面片的相交性并计算起始交点。针对细分曲面面片规则的拓扑结构,计算后续交点和判定终止交点。根据细分曲面面片之间的拓扑关系,将获得的若干无序交线段排序合并为完整的有序交线。通过实例进行了算法测试,测试结果表明该算法具有较高的性能。     

基于OSG的虚拟数控机床刀具碰撞检测技术研究

在数控加工虚拟可视化实现过程中,如何判断数控刀具与机床是否存在碰撞,是解决数控加工虚拟现实技术的一个重要技术问题,笔者利用VC.NET环境下OSG模块表示线段,得到线段与场景交点的方法,实现刀具与场景中非加工物体的碰撞检测的方法,简单且计算迅速,在虚拟数控加工过程中如果发生碰撞,则机床停止并报警,可实现合理的数控加工虚拟场景。     

双机械臂碰撞检测算法研究

为保障双机械臂在公共活动空间的安全性,提出了一种准确高效的碰撞检测算法。采用球体和胶囊体包围盒简化机械臂模型,根据包围盒之间的相交情况判断是否发生碰撞。通过二次投影法实现快速检测,将包围盒投影为线段,若投影线段未重叠则包围盒未相交;若投影线段有重叠,则将问题进一步转化为空间点到点、点到线段、线段到线段的最短距离求解。通过仿真软件和实体机械臂实验平台对算法进行了分析,结果说明,该算法检测效率高,可直接植入机械臂控制器程序中,满足安全性需要。     

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。     

一种判别平面上两二次曲线位置关系的简洁方法

本文用结式法求出了两二次曲线的交点,并给出了一种判别交点是否为切点的方法。使用本文所提出的方法能快速准确的判别出两二次曲线的关系,求出所有的交点并判断其是否为切点,该方法简单并便于计算机编程实现。     

基于球和线段Minkowski和的碰撞检测研究

机器人的模型可以简化成球和线段的Minkowski和而成,由此机器人的碰撞检测问题简化成发两条空间线段最短距离的计算.把两条线段的相对位置分成三类情况,分别寻找两条线段的最近特征点,得到两条线段的最近距离.最后通过实验验证算法的正确性.     

基于拓扑关系的交线快速生成方法

三角网格是逆向工程中常用的数据模型。由于模型拓扑关系的复杂性，目前在网格模型的交线生成过程中数据点排序与分离存在诸多缺陷。提出了一种利用网格模型拓扑关系的交线生成与分离算法，该算法充分利用了网格模型的拓扑关系，对各种拓扑类型的数据点完成排序、分离，实现任意复杂拓扑关系的交线生成，为逆向工程中曲线框架的构造提供了依据。     

Boolean operations of STL models based on loop detection

For the data processing of rapid prototyping manufacturing, Boolean operation can offer a versatile tool for editing or modifying the STL model, adding the artificial construction, and creating the complex assistant-support structure to meet special technical requests. The topological structure of STL models is built firstly in order to obtain the relationship among the triangular facets of the object. The intersection test between two triangles picked, respectively, from two solids is taken to get the intersection triangle pairs and the intersection segments array, from which the intersection segments loops are detected. The intersection surfaces are divided into several surface patches along the intersection loops. The inclusion prediction is taken by testing the candidate point whether inside or outside the solid region of the solid slice. Detecting the loops for determination of the valid intersection lines greatly increases the efficiency and the reliability of the process. An erratum to this article can be found at     

一种快速求取空间任意两条曲线交点的算法

求空间两条曲线的交点是CAD／CAM重要内容之一，它的准确性与效率直接影响系统的可靠性与实用性。通常是将两条曲线的方程联立求解，或者是对曲线建立包围盒。但上述两种方法计算量较大，甚至求解困难。这里提出一种快速实用的曲线求交算法，具有较高的稳定性和可靠性。该算法分两步进行，首先根据B样条曲线的控制多边形判断两条曲线是否相交，并求出两条曲线存在交点的可能参数区间，然后在此区间内，利用控制顶点算出所对应的曲线段，进行精确求交计算。与常用的包围盒方法相比，该算法效率高、精度易于控制，并通过实例验证算法的有效性。     

基于VC的构件相贯线绘制系统的设计

钣金构件CAD系统需要绘制零件工作图,这就要绘制构件的相贯线,但是相贯线的绘制比较麻烦,特别是内相贯线的绘制,常常需要求出可见的内相贯线的临界点.以圆柱三通管为实例,重点分析并求出它的内相贯线在俯视图中的投影方程,对此方程进行坐标转换得到它在AutoCAD世界坐标系中的方程,并用基于ObjectARX的VC程序对内相贯线进行了绘制.     

基于概率投票法的道路消失点检测算法研究

本文提出了一种稳定的基于消失点估计的车道检测方法。估计消失点有助于检测车道,因为在投影的二维图像中,平行线会聚集在消失点上。然而,在背景复杂的图像中,正确估计消失点并不容易。因此,提出了一种鲁棒的消失点估计方法,该方法使用基于从输入图像提取的线段的交点的概率投票过程。实验结果表明,该方法能有效地估计消失点,并在不同环境下检测车道。     

多臂机器人关节间的碰撞检测研究

将多臂机器人各运动关节简化为具有一定直径的圆柱体 ,通过计算两圆柱体中心线间最短距离来进行机器人的碰撞检测研究。在此过程中 ,首先通过总结提炼两空间线段间的相互位置关系 ,在进行解析 ,推导的基础上 ,提出了 8个有意义的解析几何推论 ,直接可得出两空间线段间的最短距离 ,然后根据得出的结果 ,设计了一个机器人运动关节间的碰撞检测算法。该算法程序设计简单 ,计算量小 ,能有效地满足实际应用需要。     

不规则金属物料的抓取位姿实时检测方法研究

为解决机器人抓取不规则金属物料时存在的抓取位姿难以准确判断的问题,在图像处理算法的基础上,提出一种基于轮廓和形心特征的抓取位姿判断方法.该方法将金属物料分为两种类型,一种是形心落在轮廓范围以外,另一种是形心落在轮廓范围以内.对于第一种物料,采用直线求交法确定抓取位姿,对于另外一种提出射线求交法确定抓取位姿.两种方法均是...     

A simple centroid-based method to find the principal point of an image plane for a pincushion distortion

A method to find the principal point of an image plane is proposed in this paper for the case of a pincushion distortion. The analytical foundation of the method is that a pincushion distortion causes a pair of distortion-free parallel lines to become a pair of curves, which are termed conjugate curves in this paper, and the shortest line segment connecting the pair of conjugate curves passes through the principal point. Thus, the principal point can be obtained by computing the intersection point of the shortest line segments of different pairs of conjugate curves. However, the case for a digital image is a bit different from the above. For the same pair of conjugate curves, there is a group of shortest line segments, which is called a shortest segment set. The coincidence region of the shortest segment sets of different pairs of conjugate curves is a polygon, the centroid of which is considered as the principal point. Therefore, the proposed method firstly needs to capture the pincushion-distorted images of some pairs of parallel lines, secondly to find the corresponding polygon and lastly, to calculate the centroid point. A synthetic image and a real image are tested using this method, and the results are satisfying.