基于符号曲面变化度与特征分区的点云特征线提取算法

特征线对三维模型的表达和识别具有重要意义,提出了符号曲面变化度的概念,其具备同时表达曲面弯曲程度和凹凸类型的能力,可以作为曲面曲率的良好近似.在此基础上,提出了一种基于符号曲面变化度与特征分区的特征线提取算法.首先选取点云中符号曲面变化度绝对值大于一定阈值的点作为潜在特征点;然后将符号曲面变化度作为区域增长限定条件对潜在特征点进行分割,并在通过局部曲面重建确定区域边界点后,采用基于曲面变化度和距离加权的双边滤波算法迭代细化边界点,以确定特征点真实位置;最后通过建立特征点的最小生成树实现特征线连接.实验结果表明,该算法能很好地识别、分割点云中的特征点,提取到准确、完整的特征线.

评定二次曲面轮廓度误差的角度分割逼近法

提出一种基于角度分割逼近算法和粒子群算法计算二次曲面轮廓度误差的最小区域评定方法来准确评定任意位姿的二次曲面轮廓度误差。首先,给出了能够实现角度分割逼近算法的两条前提假设;基于假设,给出了更合理的算法网格布局递推公式。根据曲面轮廓度误差的定义建立了误差评定的精确模型。然后,采用角度分割逼近法求取测点到拟合二次曲面轮廓的距离;通过粒子群算法,以所有的点与二次曲面距离中的最大值为适应度值拟合出二次曲面一般方程,并实现被测轮廓与理论轮廓位置的匹配。最后,采用上述方法对某抛物面天线进行了评定,并与参数分割法、SMXInsight和最小二乘法进行比较。实验结果显示:该方法测得的天线轮廓度误差为0.659 8mm,比其它方法准确。结论表明:基于角度分割算法能够更有效地评定任意位姿二次曲面轮廓度误差,计算准确、迅速,而且无需确定待分割区域。

最小条件下一般二次曲面轮廓度误差的评定

为准确、快速地评定任意位姿的一般二次曲面轮廓度误差,提出以改进粒子群算法(IPSO)和角度分割逼近法为基础的最小区域评定方法。首先,提出角度分割逼近法计算的所有测量点与一般二次曲面的距离,并以其中最大值作为任意位姿二次曲面方程拟合算法的目标函数。其次,结合模型中目标函数的特点,提出以最优化解析法思想、自然选择和杂交结合PSO算法的新IPSO算法解决误差评定模型的优化问题。实验采用上述方法对某抛物面天线进行评定,与最小二乘算法(LSM)、标准PSO算法的结果和进化曲线等进行比较,同时比较商用软件SA的评定结果。结果表明结合PSO、最优化分析法思想、角度分割逼近法的新方法可更快速、准确地解决任意位姿的二次曲面轮廓度误差评定问题。

基于点集拓扑学涡旋曲面轮廓度误差评定

对自由曲面的轮廓度误差进行评定是精密测量中的一个难点。在涡旋压缩机制造过程中,检测方面亟待解决涡旋齿曲面轮廓度误差评定问题。点集拓扑学运用于曲面轮廓的表述,具有原理清晰、数据处理简洁的特点,据此建立曲面轮廓度评定数学模型,结合涡旋齿曲面型线特征的分析,通过从空间坐标系的建立、点到曲面距离的计算、曲面平动与旋转等方面构建适用于涡旋齿曲面的最小二乘轮廓度误差评定算法。实例研究中,采用德国卡尔蔡司三坐标UMC550采集的点位数据应用到评定算法中计算轮廓度值,实验验证了基于点集拓扑原理构建涡旋曲面轮廓度误差评定模型算法的有效性及高精度,为自主开发涡旋型线检测专机中涡旋轮廓度评定软件提出了一种解决办法,具有较高的应用参考价值。

曲面轮廓度评定技术的研究

本主讨论了曲面轮廓度检测中的两个重要问题——采样点的坐标转换矩阵的求解以及采样点选取方法的研究。提出基于 ｋｒｉｓｔｊａｎ法扩展的牛顿迭代算法来解决曲面检测问题中的采样测量点与设计模型的匹配问题。该方法在计算时间和对初值的敏感性方面，都要优于变分法。同时，以微分几何为基础，根据曲面主曲率与法曲率的关系，采用基于曲面上任一点处主曲率的合成曲率作为曲率测度，来构造反映曲面曲率分布状况的采样形状函数，以它作为采样点选取的评价指标之一。

基于遗传算法和分割逼近法精确计算复杂曲面轮廓度误差

在超精密复杂零件加工与检测技术中,高精度轮廓度误差的评估方法一直是一个研究重点。在分析研究现状基础上,阐明精确计算复杂曲面轮廓度误差需要解决的关键问题,阐述复杂曲面轮廓度误差定义,建立复杂曲面轮廓度误差的数学模型。在分析基于NURBS描述复杂曲面特点基础上,提出分割逼近法计算测点到曲面的最小距离快速简便算法。分析传统遗传算法存在计算精度与编码长度、计算工作量之间的矛盾,提出改进型归一化实数编码的遗传算法,建立相应的交叉算子和变异算子,确立分割逼近法和归一化实数值编码遗传算法相结合计算复杂曲面轮廓度误差的具体步骤。该算法易于计算机实现,且计算精确度高,可以达到任意给定的精度,非常适用于三坐标测量机。

利用慢度曲面及偏振态研究晶体的铁弹相变

利用晶体中弹性波的微分方程,求解出慢度曲面极大值的方向,从而确定其软模及偏振态,根据居里原理来确定晶体铁弹相变前后结构对称性。可根据弹性系数随温度的变化规律找出相变温度。得到的结果与实验相吻合。

基于粒子群算法和分割逼近法的复杂曲面轮廓度误差计算

建立了复杂曲面轮廓度误差的数学模型,提出采用分割逼近法计算测点到NURBS曲面的最小距离。将分割逼近法和粒子群优化算法相结合,用于计算复杂曲面轮廓度误差,该方法易于计算机实现,且计算精确度高,可以达到任意给定的精度,非常适用于三坐标测量机。

利用慢度曲面研究立方晶系晶体的铁弹相变(英文)

讨论了慢度曲面与声学模软化之间的关系.立方晶系晶体声学模的软化即对应其在某一方向上的最大慢度,软模的本征矢的方向即为与最大慢度相对应的声学模的偏振化方向.通过求解Christoffel方程可找到某些方向上的最大慢度和与它们对应的声学模的偏振化方向.从而晶体在本征铁弹相变前后结构对称性的变化可以通过分析Christoffel方程的解及利用居里原理来确定.

利用慢度曲面及偏振态研究六方晶系晶体的铁弹相变

通过慢度曲面上最大慢度来确定六方晶系振动模软化最突出的方向,根据振动模的偏振态确定软模本征矢,从而确定铁弹相变前后结构对称性的变化.

一种矩阵秩运算的自由曲面轮廓度评定方法

为了能够提高自由曲面轮廓度评定的精度与效率,提出一种将空间齐次坐标变换矩阵与刚体运动学相结合,从而保证测点集始终在理想零件模型的边界作用下向最小区域变动,并通过方程组解的特性来模拟实际量具测量过程的评定方法。采用系数矩阵与增广矩阵的秩分析每个测点的运动情况来确定每一阶段测点集的变动方向,依据各阶段测点集的自由度来判断评定过程是否满足终止条件,最后通过使用螺旋桨叶片自由曲面为工程实例来验证该方法的有效性。

重构曲面精度评价方法研究

随着计算机技术、测量技术、曲面重构技术的飞速发展,基于功能表面的高精度逆向工程已成为可能,这对重构曲面的精度控制技术提出了更为苛刻的要求。现有方法一般是对误差产生原因进行定性分析,很不完善。本文首先通过精度设计,对逆向工程产生的各种误差进行合理分配;并首次引入曲面轮廓度的概念,在此基础上定量地对曲面重构误差进行了快速计算和有效分析;本文最后给出了增压器叶轮各个功能曲面的重构精度评价效果图,效果图很好地揭示了测量点云对于重构曲面的偏差值以及数据点云在各个误差带中的分布情况。

面结构光测量曲面特征的不确定度评估

针对面结构光式扫描仪测量自由曲面轮廓度的不确定度溯源问题,提出2种不同的不确定度评估模型,从不同角度评定测量任务。基于误差源分析的透明箱模型根据曲面轮廓度的函数关系计算测量点从测量坐标系转换到CAD数模所在坐标系的变换矩阵,利用坐标转换得到的旋转、平移参数分析测量不确定度。基于量值统计的黑箱模型从测量结果分析得到测量系统的特性指标,依据特性指标示值误差、自校准误差、点云拼接误差、点云配准误差、重复性、复现性以及仪器分辨力建立评定模型实现不确定度评定。实验结果表明:基于透明箱模型的不确定度为0.020 mm,基于黑箱模型的不确定度为0.023 mm。黑箱模型可以更为效率、便捷地客观评价结构光式扫描测量系统测量自由曲面的不确定度。

基于改进粒子群算法的自由曲面轮廓度评定

为提高复杂曲面轮廓度评定精度,建立了曲面轮廓度数学模型。针对标准粒子群算法在求解过程中存在早熟收敛和局部寻优能力较差的问题,采用了一种引入天牛须搜索思想的改进粒子群算法来评定复杂曲面轮廓度误差。通过理论分析和仿真验证,证实了在寻找最佳变换矩阵过程中,多数情况下基于天牛须算法改进的粒子群算法相较于传统的评定方法具有更好的全局搜索性能,评定结果更加准确。同时在点到曲面STL模型距离的计算中,针对出现狭长三角面片的情况做了优化处理,并简化了投影点与三角面片关系判定条件,提升了算法的实用性和适应性。

利用慢度曲面研究三方晶系晶体的纯模轴

本文介绍了一种利用慢度曲面判断三方晶系晶体纯模轴的方法。通过研究弹性波在垂直于Z轴的平面内及在YZ和ZX平面内传播时的慢度曲线,不难发现弹性波的能量速度和相速度一致的方向,该方向即为晶体的纯模轴。

基于三坐标测量机的曲面轮廓度坐标测量技术

针对采用三坐标测量机测量曲面轮廓度问题,分析两件航天产品工装在有基准约束、无基准约束条件下的轮廓度测量方法差异。不完全基准约束的曲面轮廓度测量,测量点与被测件理论模型只能在公差带未被约束方向最佳拟合;完全基准约束曲面轮廓度测量,应按照被测曲面的设计基准建立测量坐标系,且不应对测量点与被测件理论模型最佳拟合;无基准约束曲面轮廓度测量,应对测量点与被测件理论模型六自由度无约束最佳拟合;不同的测量坐标系建立方法对无基准约束的曲面轮廓度的实测值无影响。

浅谈PC-DMIS测量软件评价曲面轮廓度方法

文章研究了面轮廓度检测方法,解决无曲面探测功能的PC-DMIS测量软件评价面轮廓度的问题。由于所用PC-DMIS测量软件缺少曲面构造模块,无法通过直接测量曲面元素并评价面轮廓度,结合面轮廓度的定义和计算原理,可将待评价曲面视为无数个单点组合而成,运用三维构造软件在待测曲面上构造并提取所需单点的理论位置数据,而后通过对单点位置偏差的评价,间接实现曲面轮廓度的评价。

涡旋型齿面轮廓度误差算法设计与仿真

研究涡旋压缩机的涡旋齿面轮廓度问题,提高面轮廓度的评定精度。由于涡旋齿的设计、加工、测量三基准不重合,以及装夹、定位、标定等不稳定因素都会给涡旋齿面轮廓带来误差,影响面轮廓度评定精度。为了减小上述"非加工误差"对面轮廓度误差评定精度的影响,提出了基于最小二乘的逼近优化算法,优化了线轮廓度算法使其满足面轮廓度的要求。优化的难点在于减小"非加工误差"的影响,反映出实际加工性能。仿真数据测试结果表明:改进方法能较好地克服"非加工误差"影响,提高了面轮廓度评定精度,为涡旋压缩机的三坐标测量专机可靠的面轮廓度设计优化提供了依据。

弹性薄壳动力学比拟的曲面论基础

将Kirchhoff动力学比拟从弹性细杆推广到弹性薄壳,需要相应的经典曲面论新的表达形式,即用刚体动力学的概念和方法描述曲面的基本性质,形成广义Kirchhoff动力学比拟方法.从曲面非正交网格的两个刚性正交轴系出发,用其姿态坐标和Lamé系数表达曲面偏微分方程;用弯扭度和Lamé系数表达曲面的第一和第二基本二次型,得到了法曲率的表达式,由此计算了主曲率和主方向,验证了与经典曲面论的一致性;给出算例以说明该文方法的应用,这一方法可以用来表达曲面的Rodrigues方程、Weingarten公式和Gauss公式,以及曲面论的基本方程.分析表明了这一方法对表述曲面微分几何的可行性,具有推导简洁和直观的优点.这有助于为广义Kirchhoff比拟及其后续发展奠定数学基础.