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基于激光雷达测量系统的曲面重构及其质量评价

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基于激光雷达测量系统的曲面重构及其质量评价

作者：未永飞上海交通大学

学位级别：硕士

激光雷达采用一种非接触式的测量方式,它是通过位置、距离和角度等观测数据直接获取对象表面点的三维坐标,实现曲面信息提取和曲面重建的扫描技术。激光雷达可应用在定位系统、机器人导航、目标搜索与识别、快速地形可视化等领域,特别... 详细信息

激光雷达采用一种非接触式的测量方式,它是通过位置、距离和角度等观测数据直接获取对象表面点的三维坐标,实现曲面信息提取和曲面重建的扫描技术。激光雷达可应用在定位系统、机器人导航、目标搜索与识别、快速地形可视化等领域,特别适合于尺度范围大、工况恶劣的复杂场合下产品几何尺寸和形状的快速在线测量,如大型锻件热态工况下的几何参数测量与定位。对于激光雷达采集到的数据,其三维重构算法效率、重构精度评价和重构误差的可视化对激光雷达扫描的应用起到至关重要的影响,因此,针对曲面重构的算法改进、重构表面的精度评价以及模型不确定性的可视化进行研究,是非常迫切和必要的。本次课题来源于国家自然科学基金项目“大型高温锻件的三维激光雷达精密在线测量新方法研究”（No.50805094）,基于LMS291-S05激光雷达三维测量系统,在以下几方面开展了研究: 1、几何建模研究。总结前人关于几何建模方面的理论成果,结合本课题所研究的激光雷达逐行扫描特点,开发基于激光雷达扫描点云数据的曲面重构三角剖分算法;并通过二次开发技术,利用VB语言和已有的大型三维建模软件SOLIDWORKS进行紧密结合,用于目标对象的生成。 2、精度分析和质量评价。对于由测量数据重构所得模型,利用概率统计理论与空间数据不确定性理论,结合激光雷达测量系统误差分析,分析激光雷达测量扫描方向、电机转角、雷达转角的各自误差特性与系统误差传递特性,得出测量数据的位置不确定性矩阵;从而得出点元、线元、多边形等几何特征的位置不确定性模型;对于曲面重构的TIN插值算法,分析参数曲面用三角平面插值逼近的误差估计。通过上述方法,对激光雷达测量所得点云数据及重构所得表面进行模型的质量评价。 3、不确定性的可视化。以不确定性理论为基础,以三角剖分重构模型与原参数曲面的偏差作为研究对象,借助MATLAB等计算工具对点元、线元、多边形的不确定性模型进行可视化表达和分析。本文以激光雷达测量系统为研究对象,基于激光雷达的逐行扫描方式,对测量所得点云数据进行三角构网算法研究;结合雷达系统在三维方向上的测量误差,对重构模型的精度进行分析和估计。文中分别以实验和仿真手段对理论研究进行了验证,研究方法和结果可对激光雷达测量系统的精度提高和广泛应用提供理论基础,具有一定的科研价值和实际意义。

关键词：激光雷达测量系统曲面重构质量评价可视化

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收缩管型压电微滴喷射理论分析与实验研究

压电与声光 2014年第3期36卷 476-479页

作者：未永吕玉山沈阳理工大学先进制造技术与装备辽宁省重点实验室辽宁沈阳110159

为了得到驱动电压波形对收缩管型压电微滴喷射性能的影响规律,基于Bogy等提出的压力波传递理论,分析了收缩管型压电微滴喷射头喷腔中的压力传导过程。构建了压电微滴喷射系统的实验平台,以质量分数为58%的甘油和水混合液为实验中的喷射... 详细信息

为了得到驱动电压波形对收缩管型压电微滴喷射性能的影响规律,基于Bogy等提出的压力波传递理论,分析了收缩管型压电微滴喷射头喷腔中的压力传导过程。构建了压电微滴喷射系统的实验平台,以质量分数为58%的甘油和水混合液为实验中的喷射对象,对微滴喷射过程中驱动电压的脉冲宽度、幅值和频率对微滴喷射性能的影响进行了研究。研究结果表明,随着驱动电压脉冲宽度的增大,所形成的液滴速度和直径呈先增大后减小,微滴喷射过程存在最佳电压脉冲保持时间;随着驱动电压脉冲幅值的增大,所形成的液滴速度和直径均增大;随着操作频率的增大,在一定范围内,液滴速度和直径几乎不受影响,但频率过大时,喷射会发生混乱。

关键词：收缩管压电微滴喷射电压波形液滴速度液滴直径

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热交换器传热钛管的涡流检测及失效分析

腐蚀科学与防护技术 2010年第1期22卷 77-78,F0003页

作者：袁建中叶琛刘一舟杨敏未永飞秦山第三核电有限公司海盐314300 国核电站运行服务技术公司上海200233

利用涡流检测技术,对某核电站泄漏的热交换器用传热钛管进行抽样检测;结合其工作环境,分析其失效形式.结果表明,热交换器内壁防腐橡胶脱落导致异物堵塞和冲刷腐蚀是导致钛管失效的主因;海水流速过高和附近海域泥砂含量过大是导致钛管失... 详细信息

利用涡流检测技术,对某核电站泄漏的热交换器用传热钛管进行抽样检测;结合其工作环境,分析其失效形式.结果表明,热交换器内壁防腐橡胶脱落导致异物堵塞和冲刷腐蚀是导致钛管失效的主因;海水流速过高和附近海域泥砂含量过大是导致钛管失效的根本原因.最后对该电厂钛管的防护提出解决方案.

关键词：热交换器钛管涡流检测失效分析冲刷腐蚀

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封闭腔体通风散热系统仿真分析

真空科学与技术学报 2020年第9期40卷 813-817页

作者：张驰宇未永白建国三英精密仪器股份有限公司天津300399

为了解决封闭腔体内器件散热的问题,设计了通风散热系统,基于COMSOL的多场耦合仿真,对其进行有限元分析,研究对比了不同的通风口位置、腔体结构的散热效果,得到温度和气流的仿真结果,分析了不同位置的通风口对于系统散热的利弊,以及腔... 详细信息

为了解决封闭腔体内器件散热的问题,设计了通风散热系统,基于COMSOL的多场耦合仿真,对其进行有限元分析,研究对比了不同的通风口位置、腔体结构的散热效果,得到温度和气流的仿真结果,分析了不同位置的通风口对于系统散热的利弊,以及腔体和器件内气体的流向。结果表明:腔体通风口的布局对于散热有明显的影响,优化的布局可以提高散热效率;通过在腔体内增加挡板的方式,将腔体分割成两部分,配合器件的内部结构,形成了良好的风道,能够提高散热效率。

关键词：传热有限元真空 COMSOL 多场耦合

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访上海音乐学院提琴制作专业

乐器 1981年第2期 26-27页

作者：未永

一九七九年六月我有机会拜访上海音乐学院付院长谭抒真教授,并参观了上海音乐学院管弦系提琴制作专业。在一间并不十分宽敞但光线充足的教室里,五名男女同学正在自己的工作台上精心制作。墙上挂着学生们模绘的小提琴图纸。室内有学生们... 详细信息

一九七九年六月我有机会拜访上海音乐学院付院长谭抒真教授,并参观了上海音乐学院管弦系提琴制作专业。在一间并不十分宽敞但光线充足的教室里,五名男女同学正在自己的工作台上精心制作。墙上挂着学生们模绘的小提琴图纸。室内有学生们自己动手制造的工具、木模,还有一台小型土车床。在教室的另一头的柜子里挂着几把不同类型的小提琴,以备学生们随时观察和鉴赏。另一房间是谭抒真教授亲自给学生们上演奏课、理论课的教室。

关键词：提琴制作上海音乐学院

基于COMSOL的原位振动加载台驱动机构模态分析

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机械工程与自动化 2019年第5期 53-54页

作者：未永天津三英精密仪器股份有限公司天津300399

以原位振动加载台柔性铰链驱动机构为研究对象,采用SolidWorks软件进行建模,使用COMSOL Multiphysics软件对其进行模态分析,得到前6阶固有频率及对应的振型图,并对各阶振型进行了分析,分析结果表明:在原位振动加载台输入波形的频率范围... 详细信息

以原位振动加载台柔性铰链驱动机构为研究对象,采用SolidWorks软件进行建模,使用COMSOL Multiphysics软件对其进行模态分析,得到前6阶固有频率及对应的振型图,并对各阶振型进行了分析,分析结果表明:在原位振动加载台输入波形的频率范围内不会发生共振,设计符合要求。

关键词：柔性铰链驱动机构模态分析 COMSOL

基于Turbo PMAC的自动化工业CT检测系统研究与开发

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工业仪表与自动化装置 2020年第4期 34-37,56页

作者：未永天津三英精密仪器股份有限公司天津300399

该文研究并开发了一种自动化工业CT检测系统,以Turbo PMAC运动控制卡为核心,构建了机械运动系统和电气控制系统,对各运动轴进行了合理的功能分配,形成了CT扫描运动系统和自动化样品输送、夹取系统,并对各运动轴进行了PID调节,使各运动... 详细信息

该文研究并开发了一种自动化工业CT检测系统,以Turbo PMAC运动控制卡为核心,构建了机械运动系统和电气控制系统,对各运动轴进行了合理的功能分配,形成了CT扫描运动系统和自动化样品输送、夹取系统,并对各运动轴进行了PID调节,使各运动轴获得了较高的稳态响应特性和动态响应特性,最后以Microsoft Visual Studio作为开发平台,采用C++语言开发了人机交互界面,编写了自动检测程序,实现了小批量自动化CT检测流程,提高了工业CT检测系统的自动化程度和检测效率。

关键词：工业CT 自动化 Turbo PMAC运动控制卡

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一种基于超声波测厚数据的圆度评定及可视化

机械设计与制造 2012年第12期 97-99页

作者：未永飞冯利法曹强国核电站运行服务技术公司上海200233

为了精确检测水下环境中某管子的外轮廓磨损,采用了水浸式超声波点探头周向布局的方式,通过采集各自所处位置的水层厚度,反求出对应轮廓点的位置信息,基于最小外接圆的圆度评定方法,结合标定后的探头夹具结构参数,对超声检测数据进行综... 详细信息

为了精确检测水下环境中某管子的外轮廓磨损,采用了水浸式超声波点探头周向布局的方式,通过采集各自所处位置的水层厚度,反求出对应轮廓点的位置信息,基于最小外接圆的圆度评定方法,结合标定后的探头夹具结构参数,对超声检测数据进行综合运算处理,考察管子轮廓的平均磨损量与局部磨损量,利用Matlab软件,对最小外接圆算法进行实现并对计算结果进行可视化表达。该方法可消除检测夹具的对中误差,并辅助快速发现缺陷的周向位置。

关键词：超声波最小外接圆法 Matlab 可视化

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中值滤波在激光雷达点云数据预处理中的应用

激光技术 2009年第2期33卷 213-216页

作者：未永飞杜正春姚振强上海交通大学机械工程与动力学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为了研究3维激光雷达测量系统采集到的点云数据如何进行去噪处理,根据灰度图像中对灰度值进行滤波去噪的概念,采用改进的2维中值滤波方法对点云数据中的噪声点加以处理。基于激光雷达点云数据数据量庞大且存在噪声点特点,重点分析了改进... 详细信息

为了研究3维激光雷达测量系统采集到的点云数据如何进行去噪处理,根据灰度图像中对灰度值进行滤波去噪的概念,采用改进的2维中值滤波方法对点云数据中的噪声点加以处理。基于激光雷达点云数据数据量庞大且存在噪声点特点,重点分析了改进2维中值滤波算法和点云数据信噪分离方法,并通过实验验证,得到了速度对比数据和滤波效果图。结果表明,利用改进后的2维中值滤波方法,速度明显得到改进,对激光雷达点云数据的滤波效果良好。

关键词：图像处理中值滤波去噪点云数据激光雷达