基于点云处理的差速器行星齿轮齿面球形半径测量方法

为了满足工业领域对差速器行星齿轮齿面球形半径在高精度和快速测量方面的需求,提出了一种基于点云处理的非接触式测量方法。首先,对行星齿轮点云数据进行预处理,并提取齿面点云。其次,在特定位置生成空间切平面,对齿面点云进行旋转抽样,并在每次抽样后提取齿面与空间切平面交线上的轮廓点。再次,对各交线上的轮廓点进行空间圆拟合,并构建半径特性曲线,通过设定容忍值进一步筛选拟合点。最后,利用改进的粒子群算法对拟合点进行空间球体拟合,从而实现齿面球形半径的非接触精确测量。试验结果表明,所提方法的最大绝对误差为0.029 mm,最大重复性标准差为0.015 mm,算法平均测量耗时为4.56 s,具有较高的测量精度与速度,并且整个测量过程完全自动化,满足企业的批量化自动测量要求。

基于整体最小二乘的地面激光扫描标靶球定位方法

通过分析标靶球定位的最小二乘定位方法及其存在的问题,提出了一种地面激光扫描标靶球定位的整体最小二乘标靶球定位方法,并推导给出了两种整体最小二乘解算法,该方法可同时考虑系数矩阵误差的影响。利用真实数据进行验证的结果表明:整体最小二乘法比最小二乘法能够得到精度更高的解算结果,有利于提高标靶球体定位的准确度。

圆形隧道断面检测数据拟合新方法

针对圆形隧道断面检测数据拟合算法存在的不足,提出一种新的数据拟合算法。该算法首先对所有的观测点进行平面拟合,而后将所有的观测点进行球壳拟合,该球壳的球心必须位于拟合的平面内,并且在拟合的流程中加入粗差检验。该方法避免了坐标投影、坐标转换、迭代计算等复杂操作,可以直接得到空间圆的圆心、半径等参数。该模型可靠,拟合精度高,实现简便,节省计算资源,是一种良好的圆形隧道断面拟合算法。

面向结构光三维测量的两轴转台标定

提出了一种基于结构光测量数据的两轴转台标定新方法.在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,采用2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线;同理,可以标定出转动轴的初始轴线.通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿,实现了多视测量数据在线自动拼合,提高了数据拼合的精度.实验证明,所提出的标定方法简单、高效,并适用于其他转台测量系统.

离轴非球面最接近球面半径及非球面度的求解

应用 Mathcad7.0按照非球面度均方根值达到极小为准则 ,以实例阐述离轴非球面非球面度及最接近球面半径的求解方法。该方法具有较为普遍的意义 ,适合于任意次、同轴或离轴非球面的最接近球面半径的求解。

基于球面拟合法的机器人与变位机位姿关系标定

提出基于最小二乘法的球面拟合法来标定机器人与变位机的位姿关系.首先变位机分别旋转或倾斜到多个位置,记录TCP点在对应位置的位姿数据并建立球面方程,采用最小二乘法拟合最优球面,从而求得变位机坐标系原点.然后采用同样的方法,让TCP点在变位机两个轴向作多点标记,可进一步求得坐标系各轴的方向矢量,实现位姿关系标定.为消除偶然因素的影响,提出了距离偏差率概念并设定取点阈值判定方法,提高了标定精度.结果表明,该方法可以有效减小随机误差,避免偶然因素的影响,具有较高的标定精度.

Φ1.2m球面镜支撑的力学分析和试验研究

通过使用有限元软件对大镜面进行模拟计算和分析,可以预先确定加工和装校支撑方法是否符合设计要求,从而有效地减少了设计的盲目性。分析计算了口径为1 2m的球面镜在不同工况下的受力变形。按选择的支撑和检验方式进行了装校试验,实际的球面镜检验结果验证了分析的正确性。

MetroIn在大尺寸天线罩安装测量中的应用

阐述大尺寸天线罩的高精度安装测量方案,基于MetroIn工业测量软件平台对测量数据进行处理和分析,全方位实时指导天线罩的现场安装。通过对一台口径为5m的天线进行防护罩安装测量,验证方案的正确性,表明其理论和技术成功可行。

多光束共焦三维测量系统误差的标定及校正

由于具有非接触、精度高、测量速度快的特点 ,多光束共焦测量已经成为一种重要的光学三维测量手段。文章分析了系统中存在的像差 ,并对第二类像差 (焦平面弯曲 )提出了测量和标定的方法 ,即通过测量平面镜来获取系统误差 ,通过对测量结果的球面拟合来进行标定 ,利用标定值即可进行系统误差的校正。采用此种方法可简化光学系统设计 ,降低系统制造费用。最后给出了试验的结果。

一种基于向量的空间圆检测方法

提出一种新的空间圆检测方法。首先以观测点拟合平面,然后采用空间向量构成中垂面的方法拟合球壳,并加入圆心在拟合平面内的限制条件,直接解算空间圆的圆心坐标及半径;同时在拟合过程中加入粗差剔除。该方法的数学模型可靠、拟合精度高,相比其他拟合方法,其实现更加简便。

基于最小材料去除量的比较球面计算与仿真

基于非球面最接近球面的计算方法分析,构建成型设备与工件间坐标变换矩阵,借鉴并优化材料去除量最小原则,计算最接近球面与理论非球面间的偏离量,建立数学模型.针对典型的圆形口径和矩形口径同轴、离轴非球面元件的比较球面求解进行仿真.结果表明,所建立的数值求解模型可有效计算同轴、离轴非球面元件的比较球面使材料去除量最小,对加工实践起到指导作用.

高精度高次非球面最接近球面计算方法

分析了高次非球面与其加工用最接近球面之间的几何关系特点,提出了一种基于1维搜索的高精度高次非球面最接近球面计算方法。该算法可以计算二次或高次凹(凸)非球面的加工用最接近球面半径、球心位置及非球面度。通过计算实例与现有计算最接近球面的方法相比,该算法在计算高次非球面时将最大非球面度从500.8μm减小到30.0μm,在计算二次非球面时计算结果与精确公式法得到的结果一致。计算实例表明该方法计算高次非球面时得到的最接近球面更优、计算精度更高,且适用于任意次非球面最接近球面的精确计算。

光学非球面度的探讨

非球面度是描述非球面光学零件的重要参数,其值大小将影响到采用的加工方法、加工量的大小等。本文分析了几种非球面度的定义,研究了不同定义方法对采用计算机控制光学表面成形法指导加工的影响,从光学零件加工的角度探讨了光学非球面度的合理确定。

基于相对运动理论的球度误差矩阵寻优算法

针对目前球度误差计算多采用复杂寻优算法的现状,根据球度误差最小包容区域的特点,给出球度误差计算的目标函数,提出一种简化的球度误差矩阵寻优算法。依据相对运动理论,将拟合球面的球心设定在三维直角坐标系的原点上,利用矩阵变换整体平移被测球面上各测点,使之快速趋近于球度误差最小包容区域的目标位置。实例证明该方法具有易于使用和快速高效的特点。该思想同样适用于其他形状误差的评定计算,为形状误差的统一求解提供一种新思路。

车辆动力传动系建模与整车性能仿真

动力传动系性能是影响车辆动力性和燃油经济性的重要因素,而发动机数学模型是整车性能模拟计算的重要依据。文中采用最小二乘拟合法获取发动机外特性的转速一元函数,运用曲面拟合法获取基于发动机转速和转矩的二元函数万有特性模型,运用Matlab建立整车动力性与燃油经济性计算机仿真平台。数值仿真计算和道路试验结果对比表明,计算方法及仿真平台设计是正确的,模拟计算值有效、可靠。

一种评定最小二乘球的优化算法

提出一种评定最小二乘球的优化算法，其基本思想是利用最小二乘球线性简化模型的迭代运算去逼近最小二乘球非线性精确模型的优化解。算法具有收敛速度快、寻优精度高的优点，适用于球、半球和球冠的参数拟合及其形状误差的评定。

基于Mathematica8.0的古塔中心点求法与数据处理

用拟合平面截拟合球面所得圆的圆心作为古塔中心点,优点是拟合程度高、计算简便,而庞大的观测数据更适合用Mathematica8.0强大的矩阵运算功能灵活处理.据此,给出便于利用Mathematica8.0处理的古塔中心点通用计算方法和计算程序,并得出简捷直观的中心点列表.

计算超薄镜最接近球面的非球面梯度法及有限元分析

利用超薄镜的弹性变形,通过主动光学技术将超薄球面镜变形为所需精度的非球面镜,可以避开大口径超薄非球面镜的制造难题。在分析了传统的非球面超薄镜最接近球面选择原则的基础上,提出了以非球面梯度作为选择原则的依据。针对一个实例,用非球面梯度法和最小二乘法分别求出两个最接近球面并对它们进行有限元法的变形分析,对它们变形后的面形精度和最大应力进行了比较。结果表明,在相同的边界条件、加载个数和加载位置的条件下,以非球面梯度法求出的最接近球面在变形后不仅应力小,且更有利于提高面形精度。

球面NU RBS曲线

给出球面 NURBS曲线生成算法 :用球面上测地线——劣大圆弧代替直线段 ,将欧氏空间 R3中的 deBoor递推算法推广到球面上构造曲线。讨论了这种曲线的若干性质 ,有类似于欧氏空间中的性质 ,指出其不具有类似于欧氏空间中的 NURBS曲线的分裂性质 ,给出球面 NURBS曲线的插入节点算法 ,以及球面上等距三次 B样条曲线的插值方法。作为对曲线生成算法和性质以及插值方法的应用 。

利用弹头目标微动信息的两种三维散射中心提取方法

雷达目标三维散射中心提取技术广泛应用于散射特性分析、建模以及目标跟踪。结合弹头目标的微动信息,可以间接得到雷达视角信息。本文在分析了此转化关系的基础上,提出两种三维散射中心提取方法,分别是投影方程求解法和球面拟合法。原理上,分别从代数和几何两个方向体现一维投影距离到三维空间位置的映射原理;算法上,解方程法是基于映射原理,进而求解矩阵方程来实现的;球面拟合法根据一维投影数据的球形分布规律从映射图中提取球面,过原点的直径与球面的交点即为强散射中心。GTD散射模型回波数据和暗室测量数据分别验证了这两种方法的有效性。最后,对两种方法的特点和性能进行了比较,同信噪比下,球面拟合法优于解方程法约15dB。