工业CT图像直接生成四边形网格的方法研究

针对具有内腔结构工件任意指定截面或局部的应力-应变分析问题,提出了一种将工业CT图像直接生成四边形网格有限元模型的方法。首先使用四叉树对工业CT图像进行初始网格划分;然后生成边界网格;最后进行网格优化。在生成边界网格过程中,结合二次误差函数与贝塞尔曲线,提出了准确定位网格边界点的方法;在四叉树邻域搜索算法基础上,提出了边界单元连接模板。为了提高边界网格质量,提出了优化模板进行优化。对生成网格进行质量评价,结果表明:网格边长比均小于2,倾斜度均小于0.6,满足实际工程要求。通过对汽车轮毂和阀体CT图像生成的四边形网格进行应力-应变分析,数值仿真结果验证了提出方法的正确性。

高效率的三角网格模型保特征简化方法

部分三角网格模型因数据量庞大而导致其不便于存储、分析和显示,本文提出了一种结合网格精细化方法的三角形折叠网格简化算法以解决此问题。首先通过3^(1/2)网格细分法确定待折叠三角形三个顶点的修正坐标,并根据修正坐标初步确定折叠点位置,然后引入折叠点的拉普拉斯坐标和原三角形法向信息来更新折叠点位置,最后由三角形折叠后该区域的体积误差和被折叠三角形的平展度共同确定折叠代价,从而使网格优先从较为平坦和特征点较少的区域开始依次进行三角形折叠简化。对多个模型进行了实验测试和数据分析,结果表明该方法能够有效精简网格数据,与3个不同类型的简化方法相比,该方法的简化效率最高,而且能有效保持原网格模型的几何特征并控制简化三角形的质量。

基于工业计算机断层成像技术的三维CAD模型重构方法

为解决复杂形状产品的三维计算机辅助设计模型的重构难题,提出了一种基于工业计算机断层成像技术的三维计算机辅助设计模型的重构方法。首先用工业计算机断层成像技术对产品进行扫描,得到产品切片图像,然后通过切片图像获取体数据;在采用高斯滤波对体数据进行预处理后,使用移动立方体算法重建三维表面,并用顶点删除法和二次误差测度算法简化三维表面;在采用Laplacian算法平滑三维表面后,将三维表面模型保存为STL格式的文件;最后,将STL格式的文件导入到UG中,重构出产品的三维计算机辅助设计模型。实际应用验证了该方法的有效性和正确性。

面向逆向工程的工业CT图像预处理系统开发

为了将工业CT技术应用于逆向工程中,开发了一个面向逆向工程的工业CT图像预处理系统。该系统主要通过图像处理、轮廓拟合和数据格式转换三个步骤对工业CT切片图像进行处理,输出的IG-ES格式数据能直接输入到专业化的逆向工程软件中进行3维CAD模型重构,减少了重构3维模型的工作量;输出的2维DXF格式数据能直接输入到AutoCAD软件中进行处理,提高了系统的灵活性。同时,提出了用加权方法计算拟合圆弧的圆心和半径,有效提高了曲线的拟合精度。并通过实例验证了该系统的正确性。

改进的Hough变换实现圆检测

为了自动检测出图像中的圆并精确测量其参数,提出一种改进的点Hough变换圆检测方法。首先对提取边缘后的轮廓进行一次筛选,得到所有的连续边缘轮廓;然后进行二次筛选,排除那些明显不可能为圆的图形,获得最终候选边缘轮廓。对候选边缘点组进行快速点Hough变换圆检测,计算圆的直径值和圆心坐标值,在检测过程中,采用自适应的点选择步长值和累加器判断阈值。利用VC++6.0开发了圆检测系统实验软件,并进行了对比实验,结果表明该方法可以有效解决原算法中固定值导致检测精度不高、误检测和漏检测的问题。

基于工业CT图像重构的网格模型的保特征简化方法

对基于工业CT图像重构的网格模型进行网格简化时,大多数现有网格模型简化算法会丢失特征,出现网格质量不好的问题。因此提出一种网格模型保特征简化方法,该方法用三角形折叠法对原始模型进行简化,当简化后模型的平均二面角角度误差达到允许误差后,再使用边折叠法对模型进行简化。在三角形折叠法中提出了利用被折叠三角形的法向量、各个顶点的高斯曲率及其在周边三角形上的投影确定该三角形的折叠点,利用局部体积误差与二面角角度误差的无因次化和确定折叠代价的方法;在边折叠法中提出了将二面角角度误差引入到二次误差测度(QEM)法的折叠代价中的改进QEM法。实验结果表明:与其他算法相比,该方法能够生成保特征、高质量、低几何误差的网格模型。

高能X射线工业CT数据传输系统的设计

针对高能X射线工业CT的特点,开发了基于USB2.0的数据传输系统。该传输系统主要包括USB2.0接口部分和传输控制部分。USB2.0接口部分使用Cypress公司的EZ-USB FX2系列CY7C68013A芯片,配置为从属FIFO接口模式,通过块传输方式将数据传送给上位机。传输控制部分使用Altera公司Cy-clone系列EP1C6Q240C8N芯片,定义缓冲区接收来自探测部分的数据,产生逻辑控制信号和时序信号,发送数据到USB的端点缓冲区。测试表明该传输系统易于扩展,占用系统资源少,传输速率高,满足高能X射线工业CT数据传输的要求。

基于约束分析的 Job Shop 调度算法的综述

综述了基于约束分析求解ＪｏｂＳｈｏｐ调度的算法，并对进一步研究进行了讨论。

QFD和Kano模型的集成方法及应用

针对质量功能配置(quality function development,QFD)应用过程中的难点,即如何准确而有效地理解用户需求,将Kano模型引入QFD,以Kano模型的分析结果作为QFD的输入。同时,在总结Matzler和Hinterhuber集成方法的基础上,针对其不足,利用更广泛的评分等级更清楚地表明用户需求和工程特性间的强相关与弱相关的区别,用权重统计测试法来处理当2个用户需求的权重很相近时的情况,在此基础上对原集成法进行改进,并实际应用于某一机电产品,证明了此方法的有效性。

基于工业CT切片数据的CAD模型重构

为了使工业CT(computedtomography)扫描获得的切片数据能够被CAD软件直接处理并进行模型重构,在得到切片轮廓点坐标数据的基础上,提出了用IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)格式作为边缘轮廓坐标数据和CAD软件交换标准的方法,并采用VC++设计了IGES格式转换软件。实现了IGES格式文件的生成,并用逆向软件Imageware重构出三维CAD模型,取得了较好的效果。

药激法与粘捕法在蜚蠊密度监测中的比较分析

目的通过对药激法和粘捕法在蜚蠊密度监测中的比较分析,以能在实际应用中选择恰当的方法,有效调查蜚蠊密度、消长规律和考核防治效果。方法以铁路车站、公寓、车辆段等单位工作场所、餐饮单位为调查对象,应用药激法、粘捕法每月中旬调查1次,调查周期为1年。结果2006年所有监测点捕获的成虫均为德国小蠊。粘捕法成虫密度(0.078只/板)显著高于药激法成虫密度(0.024只/点)(z=-2.293,P=0.022),粘捕法若虫密度(0.419只/板)显著高于药激法若虫密度(0.046只/点)(z=-2.353,P=0.019),粘捕法总密度(0.497只/板)显著高于药激法总密度(0.072只/点)(z=-2.432,P=0.015);粘捕法年平均侵害率(12.42±7.25)%显著高于药激法侵害率(2.85±2.42)%(t=4.787,P=0.01)。结论粘捕法检出率高于药激法。在实际应用中应注意2种方法的优缺点,应根据调查的目的而选择使用。

工业CT重建模型与原始CAD模型粗配准的改进

针对使用主成分分析法配准时产生的模型反向问题提出了修正方法。首先使用主成分分析法配准得到变换后的模型,再引入点云模型形心与质心之间的位置关系矢量,判断变换后的模型是否存在反向问题,并通过计算旋转轴线来修正模型方向。开发了工业CT三维重建模型与计算机辅助设计模型粗配准实验软件,对改进前后的方法进行了对照实验,表明所提方法可以有效解决使用主成分分析法配准时产生的模型反向问题。

面向快速原型的工业CT图像内外轮廓自适应判别方法

为了实现工业CT切片图像内外轮廓的准确、快速判别,提出了工业CT切片图像内外轮廓的自适应判别方法。该方法能根据轮廓的凸凹性特征自动选取相应的内外轮廓判别方法:首先对单像素宽封闭轮廓的凸凹性进行判断,然后对存在凹点的切片轮廓采用射线法进行内外轮廓判别,不存在凹点的切片轮廓则采用坐标极值法进行判别。实验结果表明,该方法提高了自动判别程度,扩大了轮廓判别的适用范围,提高了判别质量和效率。在面向快速原型制造的具有复杂内部结构的大批量内外轮廓判别时,该方法具有优势。

基于遗传算法的三角网格折叠简化

针对处理大数据量的三角网格模型会给计算机带来较大压力的问题,本文提出了一种基于遗传算法的三角形折叠简化方法。先求取三角形重心,用重心的三个坐标值与初始化的三个步长进行计算,得到新点坐标,重复多次得到顶点种群,利用遗传算法求取适应度值最小点,修正后得到最优折叠点,最后依照简化误差对三角形排序并根据输入的简化比进行折叠简化。本文方法的适应度函数采用简化误差和三角形规范化系数之商。采用本文方法对花朵和瓶子的三角网格模型进行简化,体积变化率分别为0.010 6%和0.2%,规范化系数分别提高了11.0%和4.56%,优于其他方法。实验结果表明本文方法在有效简化模型的同时,既能保形又能提升三角形的质量。

基于工业CT图像的数控代码直接生成方法研究

以曲面形状简单、可直接仿制的产品为对象,提出了由工业计算机断层成像技术图像直接生成数控代码的方法。该方法首先对产品的切片图像进行边缘提取与轮廓跟踪,再采用B样条曲线进行轮廓拟合,然后引入平面任意区域加工填充技术,逐层生成刀具路径并进行有序连接,最后生成数控代码。在B样条曲线拟合中,为了提高拟合精度,提出了一种基于特征点提取与线段类型识别的型值点选取法;在数控代码生成步骤中,改进了单层切片轮廓岛屿关系判别方法,提高了判别正确率。开发了软件系统,将该软件生成的数控代码输入到加工仿真软件中,仿真结果验证了数控代码生成方法的正确性。

工业CT断层图像自动生成STL文件的方法

为了使工业CT(computed tomography)扫描获得的工件断层图像格式转换为快速原型设备所接受的数据格式,研究了工业CT断层图像数据格式自动生成STL(Stereolithography)文件格式的方法,并用VC++开发了软件。实验结果表明,效果较好。

利用顶点预测方法实现三维网格的保形简化

针对产品的三维表面用三角网格来表示时,三角形数量巨大的问题,提出了一种基于顶点预测的三角形折叠简化方法。首先根据网格模型的每一个顶点与其周边元素之间的几何拓扑关系,运用投影预测方法来预测三角形折叠的折叠点坐标,然后运用线性插值算子对折叠点坐标进行调整。为进一步保证简化后模型的质量,在采用距离误差控制的同时,引入了角度误差控制方法。实验结果表明,该简化算法在减少模型的三角形数量的同时,有效地保持模型特征,保证了模型表面的光顺。

注汽锅炉在线监控系统

为了保证注汽锅炉安全、可靠的运行,开发了注汽锅炉在线监控系统.系统由上位机和下位机二级系统构成.上位机监视注汽锅炉的运行状况,对注汽锅炉的运行参数进行自动控制.下位机完成注汽锅炉重要参数的采集,对注汽锅炉的运行参数进行手动调节.实际使用证明了该系统的有效性.

基于工业CT图像重构的网格模型的全局优化方法

针对用工业CT切片图像直接重构得到的网格模型质量不高的问题,提出一种不受拓扑结构限制的隐式曲面重构全局优化方法。该方法将三维表面模型用隐式函数来表示,通过模型提供的点云信息计算出隐式函数,提取等值面,实现曲面重构。针对隐式曲面重构数据处理量大的问题,引入FFTW快速傅里叶变换来提高效率。实验结果表明,该方法能够同时实现三角网格模型的去噪、网格平滑、简化以及孔洞修补,与保特征的均匀化网格平滑算法相比,去噪效果更好,效率更高。

工业CT切片序列任意方向剖面的绘制方法

为获得工业CT切片序列在三维空间任意方向的剖面,提出了一种基于三维纹理映射技术的任意剖面绘制方法。该方法首先把工业CT图片序列存储为体数据,然后使用传递函数对体数据进行分类,并将分类处理后的体数据定义为三维纹理,结合人机交互给出的平面参数计算出剖切多边形各顶点及其对应的纹理坐标,最后进行纹理映射得到剖面图像。该方法的特点是利用图形处理器支持的纹理映射功能完成剖面像素的采样和插值。实验结果表明,该方法成像质量较高,显示速度较快,能够满足人机交互实际应用需要。