基于激光测距的橡胶树树干轮廓曲线自动化提取方法

为获取橡胶树树干轮廓曲线模型,解决割胶装备难以精准贴合树干轮廓导致作业精度差、仿形效果不理想的关键问题,提出一种橡胶树树干轮廓曲线自动化提取方法。研制橡胶树树干轮廓点云数据自动采集平台,该平台由电源模块、控制模块、驱动模块、采集模块、数据传输模块以及数据记录处理模块组成,可实现树干外轮廓曲线点云数据的自动采集、传输、记录与处理。开展橡胶树树干轮廓曲线自动化提取试验,基于统计学方差分析法,通过曲线面积对比分析树干轮廓提取精度。结果表明,连续采集30组橡胶树树干轮廓点云数据,其轮廓特征有效识别度较高,轮廓特征点位置与实际位置基本符合;轮廓曲线重复提取变异系数为0.001 3;树干轮廓曲线提取精度不受树干位置和采集方向变化的影响,该技术方案具有较强可行性。

基于轮廓曲线特征的破碎物体重组算法

由于大多数断裂面拼接算法主要适用于断裂面粗糙且特征丰富的碎片,针对部分破碎物体碎片断裂面特征稀少难以提取的问题,提出一种既适用于断裂面粗糙又适用于断裂面光滑的基于轮廓曲线特征的破碎物体重组算法。首先利用区域生长算法和改进的曲面融合算法分割出破碎物体碎片断裂面。然后,利用边界提取算法得到断裂面的边缘轮廓曲线,将经过体素滤波处理过后的边缘轮廓曲线作为配准的基础。最后,采用4PCS算法和迭代最近点算法对处理过的碎片边缘轮廓曲线进行粗配准和精细配准,并将旋转平移矩阵应用到原始碎片中得到拼接结果。结果表明,所提出的算法能够适用于断裂面特征丰富和特征较为稀少的破碎物体重组,有效解决了基于断裂面表面特征的算法无法拼接断裂面光滑碎片的问题。

罗茨转子共轭轮廓曲线的存在与极限条件式

为共轭轮廓曲线的类型创新或现有类型的性能评估,基于转子与配对转子轮廓间的共轭原理,依序建立出以法向长度和传动角为构造参数的共轭轮廓方程,构建出其能作为共轭轮廓曲线的存在关系式和不发生共轭轮廓曲线几何干涉的极限关系式。结果表明:量纲一化法向长度对转角的一阶导数等于传动角的正弦函数为共轭轮廓曲线的存在条件;某一转角下存在传动角对转角的一阶导数等于0、+1分别为非直线、外直线轮廓转子取得上限形状系数的极限条件;传动角对转角的一阶导数恒等于-1,为内直线转子定值形状系数的独有特性。

基于轮廓曲线的岩体结构面三维粗糙度获取方法

现场获取岩体结构面三维形貌对于边坡稳定性评价至关重要,受限于三维激光扫描仪等精密设备高昂的使用成本、繁琐的操作过程以及对测量对象的严苛要求,使其在工程现场难以被广泛应用,因此提出了一种基于轮廓曲线的岩体结构面三维粗糙度获取方法。以重构结构面与原始结构面的峰值抗剪强度相对误差是否小于5%为标准,采用Tatone提出的峰值剪切模型评估岩石结构面的剪切特性,以确定合理的采样间隔;在此基础上,通过轮廓曲线仪绘制结构面二维轮廓曲线,并根据图像数字化矩阵与实际长度的大小关系提取每条轮廓曲线的坐标数据;利用Griddata函数对已有数据进行空间插值生成重构的三维结构面,从而进行相关粗糙度研究。根据理论分析、直剪试验两方面检验,求得重构结构面与原始结构面的峰值抗剪强度相对误差均小于5%,满足工程应用要求。研究证明该方法能够准确地获取结构面三维粗糙度,具有操作简单、成本低廉、受测量环境影响小等优势,可为相关结构面粗糙度分析及抗剪强度研究提供借鉴。

磨损表面轮廓曲线分形维数的计算方法

在深入分析现有分形维数测定方法的基础上，用尺码法、结构函数法、盒维数法、方差法和均方根法对模拟的磨损表面轮廓曲线进行了分形维数的计算，计算结果表明：结构函数法可作为计算磨损表面轮廓曲线分形维数的计算方法．

以轮廓曲线为特征的断裂面匹配

现有断裂面匹配算法主要适用于表面粗糙特征丰富的断裂面,对于表面光滑特征稀少的断裂面不能正确匹配。针对这一问题,提出一种以断裂面轮廓曲线为特征的匹配算法。该算法首先将区域生长算法和边界跟踪算法相结合,在沿碎块棱边分割出断裂面的同时又得到了封闭且序列化的轮廓顶点;轮廓曲线的匹配,先采用角点距离矩阵进行粗匹配,排除了大部分不匹配的曲线对,再根据轮廓曲线所有顶点的曲率和挠率,采用改进的Hausdorff距离进行细匹配;最后,根据匹配的轮廓曲线,采用四元数法计算三维变换将碎块对齐,通过跨界切矢连续检测且误差最小的碎块对为最优匹配。在断裂面粗糙和光滑且材质不同的多个碎块上进行了实验,结果表明该算法能较好实现特征稀少或丰富的断裂面的匹配。

基于轮廓曲线和特征区域的秦俑碎块匹配算法

为了提高秦俑碎块匹配的精度和速度,提出了基于轮廓曲线和特征区域的碎块匹配算法.提取碎块的断裂面及其轮廓曲线,并将轮廓曲线进行分段,再采用最长公共子序列算法将轮廓曲线进行匹配,以实现碎块的粗匹配;根据体积积分不变量计算碎块断裂面上所有顶点的凹凸性,并将断裂面划分为一系列或凹或凸的特征区域;计算断裂面上各个特征区域的质心,并采用改进的迭代最近点算法对质心进行匹配,以实现断裂面的细匹配.实验采用了3种匹配算法对秦俑碎块数据进行匹配,结果表明基于轮廓曲线和特征区域的匹配算法能更加精确地完成碎块断裂面的完全匹配和部分匹配,并在细匹配阶段取得了更高的迭代收敛速度.

基于MatLab的经编机钩针凸轮轮廓曲线反求设计

为设计并制造磨损的经编机钩针凸轮的替代品,提出一种新的反求设计方法,即利用三坐标测量仪测得磨损凸轮轮廓线上各点数据,在MatLab中将所采集的数据进行曲线绘制,通过进一步修正曲线,对数据进行重新筛选后,利用MatLab对新数据进行三次样条插值,再借助Excel将插值后的数据导入AutoCAD中生成可编辑的凸轮轮廓曲线,为数控编程提供依据。实际运行结果表明,由该方法加工出的凸轮满足生产工艺要求,振动小,噪音低,这种方法可为类似凸轮设计提供借鉴。

参数化凸轮轮廓曲线的设计

推导出凸轮轮廓曲线的一般解析方程,用VBA创建图形用户界面,编制宏代码,并在AutoCAD中设计和绘制出凸轮轮廓曲线,这一研究为在AutoCAD中复杂平面曲线的设计提供了新方法。

基于三维激光点云与断面轮廓曲线的树干材积计算

【目的】利用地面三维激光扫描仪获取的单木树干点云,提出一种基于断面轮廓曲线的树干材积计算方法,为准确测定单木树干材积提供参考。【方法】首先,将树干点云按设定高度thick划分为若干等高垂直分段,对于一个垂直分段,将其树干点云投影至下断面得到一个平面点集,以该点集凸包点形成闭合凸多边形的质心为中心点,以角度参数θ对该平面点集角度分区,一个角度分区中所有点的重心点为该角度分区的轮廓点,根据角度分区在上下垂直分段上的相邻性和连续性修复无轮廓点的角度分区;然后,以当前垂直分段所有角度分区的轮廓点为插值点,构建一条闭合连续光滑的三次B样条曲线(称之为垂直分段的断面轮廓曲线),该曲线所围面积为断面积,断面积与高度thick之积为垂直分段体积,所有垂直分段体积累加得到树干材积。分别以可准确计算体积的圆柱体、圆台体和抛物线体的模拟点云与地面三维激光扫描仪获取的来自7个树种183个长度为1 m的树干点云为实测数据,开展模拟试验和实测试验。【结果】模拟试验结果表明,对于圆台体和抛物线体的体积计算,断面轮廓曲线法在合适的thick与θ参数下计算精度高于拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法的计算精度。实测试验结果表明,与断面轮廓曲线法计算的材积(thick=2 cm,θ=2°)相比,拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法计算材积的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.64%、433.65 cm^3和0.54%,均方根误差(RMSE)分别为0.63%、429.06 cm^3和0.53%,总相对误差(TRE)分别为11.88%、3361.36 cm^3和9.51%。【结论】断面轮廓曲线法计算的树干断面积和材积最为精确,传统以横断面是圆为理论计算的树干断面积和材积均大于其真值。

镀层表面轮廓曲线分形维数计算方法的评价

镀层表面轮廓曲线具有分形结构,可以用分形维数(D)来定量表征。为了验证现有D值测算方法的准确性,利用W–M分形函数生成了具有不同D值的标准表面轮廓曲线,并用垂直截面法、尺码法、盒维数法、方差法、结构函数法、协方差加权法、功率谱法、均方根法共8种方法计算了其D值。研究表明,尺码法的相对误差范围在6.20%~22.77%之间,平均相对误差最大,为16.76%;其次是协方差加权法,其相对误差范围为2.17%~21.35%,平均相对误差为11.73%;盒维法、功率谱法和方差法的平均相对误差分别为8.61%、6.92%和5.25%;均方根法和垂直截面法的相对误差范围分别为0.51%~9.84%和0.19%~3.97%;结构函数法的最大相对误差仅为1.21%,最小相对误差低至0.01%,平均相对误差仅为0.45%。因此,结构函数法最准确,是计算分形维数的最佳方法。

一种高效的三维轮廓曲线匹配算法

针对三维碎片自动拼接中的碎片匹配问题,提出一种高效的轮廓曲线匹配算法。用B-样条曲线表示三维空间曲线,并计算轮廓曲线上各个点的曲率、挠率和法矢,在匹配过程中,对轮廓特征点按其邻域曲面片进行分类,根据特征点类型标志及特征段之间的欧式距离对不同轮廓上的特征段进行相似性度量,再利用法矢对相似性较高的轮廓段进行可匹配性验证。实验结果证明该算法是稳定、高效的。

臭蜣螂唇基表面轮廓曲线数学模型建立及分析

利用蜣螂头部的激光三维扫描数据点云抽取蜣螂头部的表面轮廓线数据,用最小二乘法进行数据拟合,求取以高斯函数类表示的曲线拟合方程。通过计算得出拟合曲线的曲率和二阶导数并绘制了曲率图和二阶导数图。通过拟合曲线的曲率图和二阶导数图的变化,对蜣螂头部表面轮廓线进行了分析,认为蜣螂头部特定的几何外形对其挖土打洞具有重要的作用。

轮廓曲线的LoG变换及图像共变区域的检测

本文将LoG(Laplacian of Gaussian)变换应用到轮廓曲线上,其范数的平方具有稳健的曲率特性,由此构造了轮廓角点的响应函数;在此基础上,结合轮廓LoG所检测的角点和角点邻域内轮廓方向的尺度共变性设计了一种新的关于旋转和尺度共变的特征区域检测算法.最后,利用相关度准则对多组受干扰的图像进行特征共变区域匹配,实验结果验证了所提出的共变特征区域检测算法具有计算简单、容易实现和较强的鲁棒性等特点.

综合颜色和轮廓曲线特征的图像检索方法研究

传统的基于内容图像检索(CBIR)及跟踪算法主要利用图像的颜色、纹理等特征进行相似性比较,但大量的实验和应用也表明利用颜色和纹理进行图像相似性比较在空间结构和对象形状上难以精确控制,致使图像检索经常出现一些不可预料的结果。为了提高图像在形状、颜色及纹理上的检索精度,提出了一种综合颜色和图像轮廓曲线特征的检索方法。该方法分割图像并提取图像中感兴趣对象的轮廓,对提取的轮廓进行仿射变换及最小值化处理,经处理后的轮廓带有边缘的完整信息,具有几何不变性;利用聚类的颜色信息,提取主聚类的直方图,所提取的直方图不仅包含了主聚类的颜色信息也包含了该聚类的空间位置信息。利用检索对象与被检索对象的颜色距离直方图及轮廓曲线距离偏差的加权平均度量检索及被检索对象的相似性。实验结果表明,针对基于感兴趣对象的图像检索问题,给出了一种具有高度检索精度的算法。

面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别

为了解决工业机器人视觉伺服中轮廓曲线角点识别效率低进而影响实时定位准确性的问题,提出面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别算法.建立基于Freeman链码的机械爪轮廓曲线编码模型,利用差别码对机械爪轮廓曲线的角度变化特征进行统一编码建模.通过基于差别码和卷积系数的卷积运算,对差别码进行局部非线性加权,计算机械爪轮廓曲线上各点的曲度精确量化辨识机械爪角点.基于候选角点阈值、点的最远领域间隔和局部范围最多点数进行获选角点的初步选取.采用平面轮廓曲线毛刺过滤筛选误识角点,实现机械爪角点的精确识别,为视觉伺服中实时定位提供可靠的位置信息.通过与已有平面轮廓曲线角点识别算法对比,验证本研究所提方法的准确性和高效性,提取角点过程具有较强的鲁棒性.

30CrMnSiA在内孔镗削加工中表面轮廓曲线变化规律研究

在切削速度25～200 m/min范围内,使用涂层硬质合金刀具对高强度钢30CrMnSiA进行了内孔镗削实验,对比研究了干镗削与油润滑条件下加工表面粗糙度轮廓曲线的特征信号构成及其对形状参数Ra和Ry的影响规律.研究表明：在实验条件范围内,油性切削液对表面粗糙度指标Ra和Ry值没有显著影响,且随切削速度的改变,在干镗削与油润滑条件下,表面轮廓曲线的变化趋势基本相同;切削润滑条件的改变将对20～40 μm波长尺度的特征轮廓曲线产生影响.

基于ADAMS的平底从动件凸轮轮廓曲线设计

使用ADAMS软件反转法设计平底从动件凸轮的轮廓曲线时,由于推杆与凸轮的接触点位置不固定,生成的凸轮轮廓线实际为推杆轮廓的包络线,误差较大。为提高设计精度,将推杆轮廓离散化,利用离散后的多个接触点生成多条曲线并取交集运算,得到了较理想的凸轮轮廓曲线,为ADAMS设计平底从动件凸轮提供新的方法。将生成的凸轮机构进行仿真模拟,与设计目标作比较,探讨离散点个数与设计的精度关系。结果表明:使用离散化方法所设计的凸轮,从动件位移最大误差约为0.207 mm,从动件的推程为20 mm,最大误差比例为1%;误差大部分在0.1 mm范围内,整体误差比例为0.5%;增加离散点个数可以提高凸轮设计的精度。

用MasterCAM解析法设计凸轮轮廓曲线

以MasterCAM为平台,基于解析法设计凸轮轮廓曲线的原理,运用MasterCAM的“FplotChooks”功能,通过人机交互式作图,完成凸轮轮廓曲线的设计。

凸轮机构轮廓曲线在Matlab中的实现

介绍了如何运用Matlab语言绘制凸轮机构的轮廓曲线。根据矢量法建立凸轮机构的运动学方程,采用Matlab语言对其进行编程,得到凸轮机构的轮廓曲线。该方法求解效率高,得到凸轮机构的轮廓曲线较作图法精确,避免了手工求解的麻烦,具有极高的实用价值。