检索结果-南通市图书馆

自动蓝光点云测量技术在冲压尺寸控制中的应用

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机械工程师 2017年第9期 116-117,121页

作者：杨玉芳上汽通用汽车有限公司整车制造工程部上海201201

通过蓝光点云测量技术的介绍以及冲压尺寸控制需求的分析,结合近年来在冲压车间现场的研究及应用,探讨如何利用自动蓝光点云测量系统进行冲压件的尺寸控制。

关键词：点云测量冲压件尺寸控制

基于结构光场辅助的面阵定位投影标示技术研发

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航空制造技术 2024年第1期67卷 131-138页

作者：叶凯玉周玲张辉张丽艳南京航空航天大学南京210016 江苏科技大学镇江212003

以一套数字光处理面阵投影装置和一个工业相机作为基本硬件平台,研发了三维定位标示原型系统i-Guider,阐述了i-Guider系统的工作原理和关键技术。在数字光处理投影仪中固化一组正弦相移条纹结构光图像,将投影仪作为逆成像装置,在结构光... 详细信息

以一套数字光处理面阵投影装置和一个工业相机作为基本硬件平台,研发了三维定位标示原型系统i-Guider,阐述了i-Guider系统的工作原理和关键技术。在数字光处理投影仪中固化一组正弦相移条纹结构光图像,将投影仪作为逆成像装置,在结构光场的辅助下利用一块平面标定板实现相机–投影仪内外参数的精确标定。对于三维数模上的曲线轮廓、操作说明等操作信息,提出一种现场自动生成标示信息定位投影图像的方法,并通过HDMI端口将现场生成的标示信息投影图像传递给面阵投影仪,实现操作信息在三维工件实物上的精确定位标示。以一个机身蒙皮试验件为对象,开展了蒙皮定位钻铆三维标示试验,结果表明,i-Guider系统定位投影标示精度在0.25 mm以内,且具有良好的三维定位标示效果。

关键词：机器视觉面阵投影点云测量定位标示配准

基于点云处理的工件高度测量和表面缺陷检测关键技术研究

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基于点云处理的工件高度测量和表面缺陷检测关键技术研究

作者：张潇丹中北大学

学位级别：硕士

小型工件的高度测量和表面缺陷检测是工业生产领域中的研究重点,传统的接触式检测方法会对工件表面造成磨损,所以随着当前非接触式方法的普及,基于点云算法的工件测量和缺陷检测技术已经成为研究的重点之一,有广阔的应用前景。本文主要... 详细信息

小型工件的高度测量和表面缺陷检测是工业生产领域中的研究重点,传统的接触式检测方法会对工件表面造成磨损,所以随着当前非接触式方法的普及,基于点云算法的工件测量和缺陷检测技术已经成为研究的重点之一,有广阔的应用前景。本文主要研究基于点云数据处理的工件高度信息的精密测量以及工件表面的缺陷检测,研究内容如下:(1)针对很多小型工业零件存在微米级测量的需求,提出了一种点云多次滤波与平面拟合相结合的测量方法。采集到的工件点云数据,通过统计滤波、体素滤波、直通滤波后分离出工件点云的上下表面;再通过随机抽样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)算法分别拟合出上下平面;最后计算上下平面之间的间距即为被测工件的高度信息。该测量方法比传统激光三角法的测量精度高72.33%;当降采样中体素立方体的边长为15 cm时(点云数量精简了98.3%时)测量的误差最小,最小能达到5.1μm。(2)点云配准是工件表面缺陷检测的关键步骤,本文提出将采样一致性(Sample Consensus Initial Alignment,SAC)算法与正态分布变换(Normal Distributions Transform,NDT)算法相结合作为点云初始配准方法,再利用KD-Tree(K-Dimensional Tree)加速的迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)精配准方法完成点云匹配。该方法大幅度提高了配准精度,能将配准均方根误差的数量级降低到10 m。(3)针对工件表面鼓包和凹坑缺陷的检测,本文提出了一种先进行缺陷识别(判断工件表面是否有缺陷),后对缺陷部分进行分类(判断缺陷部分属于哪种类型)的方法。缺陷识别采用提出的基于SAC-NDT和ICP的高精度点云配准方法将标准点云和待测点云对齐,再根据待测点云上的点到标准点云的距离完成缺陷识别;缺陷分类采用的方法是比较标准点云和缺陷部分点云的Z值均值的大小,将缺陷分类为鼓包、普通凹坑和划痕三种。通过实验证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：点云滤波点云测量点云配准缺陷检测

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同方学位论文库

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基于三维点云的机器人加工轨迹规划

中国激光 2018年第5期45卷 106-114页

作者：张铁张美辉邹焱飚华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

为了使机器人准确高效地完成复杂轮廓工件的切削加工,结合点云技术与机器人技术,提出了一种基于三维点云直接生成机器人的切削加工轨迹的算法。搭建了一种以激光位移传感器和机器人为核心部件的点云测量系统,通过坐标关系变换实现了一... 详细信息

为了使机器人准确高效地完成复杂轮廓工件的切削加工,结合点云技术与机器人技术,提出了一种基于三维点云直接生成机器人的切削加工轨迹的算法。搭建了一种以激光位移传感器和机器人为核心部件的点云测量系统,通过坐标关系变换实现了一维测量到三维测量的扩展。通过在线测量获取了被加工工件轮廓的三维点云,采用点云预处理算法和机器人轨迹的生成算法,直接生成了针对被测工件的机器人加工轨迹。仿真结果表明,该测量系统及算法能够准确地提取工件轮廓的三维点云并快速生成机器人的加工轨迹。

关键词：激光技术工业机器人轨迹规划点云测量激光点云法矢估计

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基于主成分分析的大型管道三维表面重建

仪器仪表学报 2014年第11期35卷 2567-2573页

作者：闫勇刚邓小玲姚丽峰明平美河南理工大学机械与动力工程学院焦作454003 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对大量的点云数据要求快速、方便且精度高的特点,在轮廓线拼接建模方法的基础上提出一种结合主成分分析的三维表面建模方法。由结构光扫描系统获得点云;通过热传导模型将点云进行片层分割并进行主成分分析,得到纬度圈,从而获得纬度圈... 详细信息

针对大量的点云数据要求快速、方便且精度高的特点,在轮廓线拼接建模方法的基础上提出一种结合主成分分析的三维表面建模方法。由结构光扫描系统获得点云;通过热传导模型将点云进行片层分割并进行主成分分析,得到纬度圈,从而获得纬度圈上的所有对应点对;在相邻点对之间进行柱面插值连接,生成物体的四边形网格模型和三维表面模型。结果显示,被测管道重构表面平均误差为0.19 mm,小于采用基于轮廓线拼接方法得到模型的平均误差。结果表明,采用基于主成分分析的方法进行管道三维表面重构,其精度得到了有效地提高,满足工程测量的精度要求;同时也证明了该方法的正确性。该重构方法适用于表面是一阶连续性被测物体尺寸及变形的分析。

关键词：结构光扫描三维表面重建主成分分析点云测量轮廓线拼接

基于矢量化电力线的架空线路树障快速分析方法

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南方能源建设 2023年第6期10卷 146-152页

作者：黄俊达许柔娜唐思瑶广东科诺勘测工程有限公司广东广州510663

[目的]随着树障巡视次数的持续快速增长,可见光航飞摄影测量成为各地市供电局输电线路树障隐患最主要的巡视方式。由于机载激光雷达无法对大批量点云进行快速迭代巡检,可见光航飞摄影测量难以获取高精度点云电力线,在树木繁盛的情况下,... 详细信息

[目的]随着树障巡视次数的持续快速增长,可见光航飞摄影测量成为各地市供电局输电线路树障隐患最主要的巡视方式。由于机载激光雷达无法对大批量点云进行快速迭代巡检,可见光航飞摄影测量难以获取高精度点云电力线,在树木繁盛的情况下,又难以全方位判断并分析树顶、树冠和电力线之间的关系,进而造成电力线巡检过程中,树障隐患的误判、漏判等问题。为了解决该类问题,提出了利用激光雷达获取矢量化电力线。通过对多时期可见光航飞摄影测量采集的植被信息进行智能化分析得出树障的解决方案。[方法]针对可见光航飞摄影测量采集的影像数据无法获取高精度点云电力线;难以同时全方位分析树顶、树冠和电力线关系;激光点云数据无法大批量快速迭代等各综合情况,研发了一套适用目前常规树障巡视手段的功能全面、资源节约、适用于输电网和配电网的矢量化电力线多源时空数据架空线路树障快速分析处理系统。[结果]通过对激光点云及可见光影像数据的三维实景展现,实现了电力线树障隐患识别和分析功能,其中矢量化电力线完整准确,同时结合倾斜摄影技术,利用该树障隐患结果数据分析可以识别100%的树障隐患数。[结论]该技术解决方案准确并有效,提高了树障隐患巡视的效率及准确性,可为实际应用提供指导。

关键词：树障隐患电力线矢量化工况分析点云测量倾斜摄影机载激光雷达

基于线结构光的冷弯空心型钢三维轮廓测量系统设计

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基于线结构光的冷弯空心型钢三维轮廓测量系统设计

作者：沈洪宇天津理工大学

学位级别：硕士

冷弯空心型钢广泛应用到建筑交通、汽车船舶等行业中。在实际生产过程中,冷弯空心型钢的品质参数(断面的宽、高、对角线和弯角外圆弧半径以及钢表面凹凸度等)常采用人工方式进行测量。人工测量方式存在连续监测困难、检测反馈实时性差... 详细信息

冷弯空心型钢广泛应用到建筑交通、汽车船舶等行业中。在实际生产过程中,冷弯空心型钢的品质参数(断面的宽、高、对角线和弯角外圆弧半径以及钢表面凹凸度等)常采用人工方式进行测量。人工测量方式存在连续监测困难、检测反馈实时性差和检测精度易受人为因素影响等问题。随着机器视觉测量技术和自动化技术的发展,基于视觉测量技术的冷弯空心型钢品质参数测量有着重要的现实意义。本文基于线结构光测量原理,设计实现了冷弯空心型钢三维轮廓在线测量系统,具体工作如下:(1)针对生产实际中光噪声干扰,利用同态滤波算法改善图像采集的清晰度和对比度。针对Steger条纹中心线提取算法的多次卷积运算造成的算法时间复杂度高的问题,提出了一种基于阈值化、连通区域提取和形态学膨胀相结合的自动分割结构光条纹感兴趣区域(ROI)的方法,将图像条纹区域预分割出来进行卷积运算,提升了算法运行效率。(2)利用相机标定、结构光平面标定、结构光轮廓空间标定的“三步法”系统标定方法,实现了测量系统的高精度标定。采用圆形阵列标定板代替传统的棋盘格标定板的标定方法来减小相机标定误差。通过建立临时坐标系的方法简化复杂的结构光平面标定过程。为解决结构光轮廓空间标定误差大的问题,提出了一种L-M算法优化最小二乘法的二次优化算法,实现了结构光轮廓的高精度标定。同时通过三维点云数据,分析了冷弯空心型钢品质参数的测量原理,完成对于冷弯空心型钢断面的宽、高、对角线和弯角外圆弧半径以及钢表面凹凸度参数的测量。(3)设计实现了冷弯空心型钢三维轮廓测量系统和可视化实时监控界面。利用交替曝光的新型采集模式解决了多结构光空间交叉导致的错误拟合圆问题。实验结果表明本测量系统的准确性和稳定性均高于人工测量方式,测量结果符合GB/T 6728-2017《结构用冷弯空心型钢》的测量精度要求,高、宽等测量误差≤±0.2mm,弯角外圆弧半径测量误差≤±0.5mm。

关键词：冷弯空心型钢条纹中心线提取相机标定点云测量

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基于2D单线激光雷达室内三维测量技术研究

基于2D单线激光雷达室内三维测量技术研究

作者：易耀华西安工业大学

学位级别：硕士

对房屋室内几何参数进行自动三维测量是近年来中国房地产业迅速发展的潜在需求。从传统接触式测量逐步向以光学测量为代表的非接触式室内测量过渡是大势所趋。采用单线激光雷达搭建低成本室内三维测量平台能够解决当前人工测量随机性大... 详细信息

对房屋室内几何参数进行自动三维测量是近年来中国房地产业迅速发展的潜在需求。从传统接触式测量逐步向以光学测量为代表的非接触式室内测量过渡是大势所趋。采用单线激光雷达搭建低成本室内三维测量平台能够解决当前人工测量随机性大和自动化程度低的问题,引入点云数据使得测量设备能够全面地感知室内场景环境。本文以2D单线激光雷达为核心的室内测量基础平台去实现室内三维点云数据自动获取,并测得室内门窗、墙面的几何参数。主要工作如下:首先,构建以2D单线激光雷达为核心的室内测量系统基础平台,并完成基础平台软件驱动编写,分析测量距离与测量角度对测量误差的影响。通过室内三维测量需求分析,完成了室内扫描系统硬件基础平台设计。在系统方案的要求下,进行单线激光雷达室内扫描系统的总体搭建,完成激光雷达的通信、步进电机的控制、单线激光雷达三维扫描实现,以及扫描系统的软件设计。对基础平台测量精度进行误差分析,验证本课题的室内三维测量系统的测量精度的有效性。其次,以获取并预处理的单站点云数据为基础,进行包括门窗和墙体在内的目标图像识别与三维参数测量。基于滤波降噪后的室内单站点云,对室内三维局部点云降维成二维图像,采用神经网络目标检测算法去识别门窗,然后将包含门窗识别信息的二维图像转化三维门窗点云特征点,实现室内三维点云自动检测局部门窗的准确位置功能,并采用点云切片的测量方法解算出局部门窗和墙体的具体三维信息。最后,通过分析多站点位置对转站点进行坐标统一,实现点云拼接功能并软件验证,并解算出室内三维信息。依据室内扫描布站原则,规划合适的站点并利用室内测量基础平台获取各站点云,采用转站测量方法使各站点坐标系对齐,完成室内多站点云拼接并通过自行设计的自动拼接软件得以验证。接着利用随机采样一致性算法分割出点云中的墙面,利用获得的面间关系,计算较高精度的墙面轮廓,最终完成了室内整体三维测量任务。该系统验证了相关方法和技术的可行性,室内三维空间测量结果准确可靠,为单线激光雷达室内三维测量系统建立提供了有效的借鉴。

关键词：点云获取点云识别点云测量扫描规划点云拼接

航空发动机机匣腔体的机器人化测量与余量适应性分配研究

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航空发动机机匣腔体的机器人化测量与余量适应性分配研究

作者：张瑾贤华中科技大学

学位级别：硕士

航空发动机机匣作为国家重大工程领域的关键部件,其内部型腔余量的精确评定与合理分配有助于解决复杂深腔曲面零件加工难的问题。针对机匣加工余量测量,目前主要采用专用量具、三坐标等方式进行,存在测量结果精度差、效率低等缺陷,制约... 详细信息

航空发动机机匣作为国家重大工程领域的关键部件,其内部型腔余量的精确评定与合理分配有助于解决复杂深腔曲面零件加工难的问题。针对机匣加工余量测量,目前主要采用专用量具、三坐标等方式进行,存在测量结果精度差、效率低等缺陷,制约着后续加工成型的精度和效率。随着机器人以及测量技术的快速发展,采用机器人携带光学测量设备进行高精度测量与数据分析成为了当下新的研究热点。然而,机器人绝对定位精度低,机匣余量分布不均匀、个体差异大且存在多个复杂深腔曲面特征,这些问题为机器人化的光学测量技术在机匣中的广泛应用带来了严峻的挑战。针对现有存在的上述问题,本文开展了航空发动机机匣腔体的机器人化测量与余量适应性分配研究,重点针对机器人绝对定位精度提升、机匣形貌点云测量、数据预处理、全局配准、单腔体分割、改进加工余量计算、多目标约束配准以及点云处理软件开发进行了探索。本文主要研究内容及创新性成果如下:1、基于线激光扫描的机匣测量系统几何误差标定。提出了一种利用线激光和多个标准球进行几何误差辨识的新方案。通过Modified Denavit-Hartenberg模型和微分变换,推导了几何误差模型。通过定点变姿态测量球心构建了线激光手眼标定方案。采用测量球心位置之差来构造几何误差求解方程组,并使用迭代最小二乘法准确地完成了参数辨识。实验结果表明,所提方案提升了机器人75.6%绝对定位精度,且相对于传统手段标定成本大大降低。2、基于粗精双层优化的机匣形貌点云全局配准。结合法线夹角约束与邻域数约束,提取出机匣测量模型与理论模型中具有大曲率特征且非噪声的关键点,并在关键点处计算快速点特征直方图描述符。基于特征描述符与随机采样一致性算法,完成机匣点云全局粗配准。进一步采用带法线一致性约束的改进法向迭代最近点算法,完成机匣整体点云全局精确配准。与其他主流配准方法相比,所提方法最大配准误差降低了55.7%,均方根配准误差降低了20.8%。3、机匣腔体点云多目标约束配准与余量适应性分配。采用机匣单腔体逐个分析的思路,提出了一种改进的腔体点云分割方法,分割数据量提升了3倍。进一步提出了一种多目标约束下腔体点云最优配准方法,使得局部配准能够满足腔体不同区域余量分配要求。在约束配准过程中,提出了一种基于统计分析与多点采样的改进加工余量计算方法,结果表明该方法能够有效解决余量计算错误的问题。4、复杂腔体零件自动化测量点云处理软件开发。基于开源库Point Cloud Library、界面开发工具QT等开发了一款复杂腔体零件点云处理软件IPoint Cloud。软件内设有数据存取、采样、滤波、配准、偏差分析、附加功能等多个通用处理模块。同时也对所提的机匣处理算法进行了高度集成,在软件内开辟了专用处理模块。

关键词：航空发动机机匣点云测量几何误差标定加工余量分配点云配准