基于碰撞检测的空间超大规模航天器拼接曲面优化

针对模块航天器在轨拼接曲面优化、曲率极值问题,提出了一种基于模块间隙约束的“球冠-平面”辅助映射法,该方法不仅可以规划模块航天器如何构成目标曲面,还可以获得该曲面的极值。该方法以正六棱柱模块航天器为单位模块,将模块按由“球冠-平面”映射的圈层排列张成目标球面,构建了拼接曲面的数学模型。鉴于工程上对机构调整有限导致的相邻模块间隙限制问题,在算法中引入了碰撞检测(DC)约束参数;通过遗传算法寻优,获得目标曲面布局的最优解。最后仿真表明:该算法可以有效获得曲面布局的最优解。

基于相交曲线的表面重构研究

提出了一种基于任意的、无组织的相交曲线重构表面的方法。相机的标定决定了摄像机的内外参数。基于激光三角测量法,这一点在世界坐标系中的三维坐标可以计算出来。将提取的曲线在一个立方体中进行处理,通过建立的向量场来计算和更新相交曲线邻域内的点。对点云进行处理,运用MC算法,对表面进行重构。这种方法使得曲线提取和曲面重建统一起来。该算法解决了线性复杂度问题,使它适合交互建模。实验验证其可用,降低拼接误差,结果良好。

基于点云数据重构的扩径管道直径、圆度检测系统

不同规格尺寸管道在扩径过程中,无法对其直径及圆度进行快速、精准检测,为此,提出了一种基于点云数据重构的扩径管道直径及圆度精准检测方法。首先,搭建了一种基于点云数据重构的扩径管道直径及圆度精准检测系统,并对系统的不确定度进行了分析;然后,分析了激光线扫描传感器的成像及标定原理,并通过标定块对系统进行了标定;最后,进行了不同规格尺寸管道直径及圆度在线检测实验,对采集到的点云图像进行了去噪、拼接处理,并对拼接重构后的精度进行了分析研究。研究结果表明:针对400 mm、1000 mm和1600 mm 3种规格尺寸的管道,该系统均能实现直径及圆度的精准测量,直径及圆度最大误差分别不超过0.266 mm和0.427 mm,最大重复性误差分别为0.130 mm和0.170 mm;该结果表明,采用该方法可满足扩径管道的加工需求,为不同规格尺寸管道扩径过程中直径及圆度的精准、快速检测,提供了一种有效的技术手段。