基于轻量型移动测量系统的地外熔岩管3D探测与地表验证

熔岩管广泛存在于地球及地外天体,可为人类未来登陆地外天体提供天然庇护,地外熔岩管探测具有重要意义。然而,熔岩管探测存在许多挑战,已有的地球熔岩管探测方案设备不便携、自动化程度和工作效率低,难以用于地外熔岩管探测。针对上述问题,提出一种基于轻量型移动测量系统的熔岩管3D探测方法,利用穿戴式设备实现高效精细的地图构建和三维形态表达,并通过地球熔岩管探测进行验证。首先利用激光扫描高效获取熔岩管内点云,并基于迭代卡尔曼滤波算法生成熔岩管3D点云实时地图。然后结合地面滤波、管道壁提取、法向量估计等点云智能处理方法,实现熔岩管的三维智能化重建,并作形态学分析。选取海南省海口市的仙人洞及七十二洞作为地外熔岩管的模拟场景进行实验,结果表明,所提方法实现了熔岩管3D实时自主测图,生成的点云地图及3D模型相比于已有研究结果更精准、地貌形态细节信息更多,可更好地满足熔岩管的形态分析需求,有望为地外熔岩管探测提供基础。

数字孪生系统的三维模型轻量化技术架构与质量评价方法研究

本文基于面向数字孪生应用场景需求的三维模型轻量化处理技术,结合对国内三维模型研发企业的调研成果,提出一种数字孪生应用特点的三维模型轻量化处理技术通用架构,对技术架构涉及的轻量化处理流程进行了具体论述。在分析数字孪生系统的轻量化三维模型质量问题的基础上,对影响轻量化三维模型质量的几个重要评价指标及其评价方法进行了研究,给出了这些重要指标的计算方法,为后续新国标的制定提供指引和参考。

基于边塌陷减面的实景三维模型轻量化技术

实景三维模型由于其丰富的场景展现能力,广泛应用在数字孪生和地理测绘等领域。然而,丰富的三维场景和细节所包含的数据量十分庞大,给实景三维模型的存储、传输、渲染与展示带来了极大的挑战。针对上述问题,本文提出了一种面向实景三维模型的轻量化处理方法,首先引入模型预处理技术,去除模型噪音和非流行边;然后通过边塌陷减面的轻量化算法,精简模型拓扑结构;最后加入反转检测算法,防止边塌陷过程中出现面反转的情况。对张家界景区4个真实场景的测试结果表明,该技术可以在保留模型整体外观和场景细节的基础上,压缩至原始模型大小的3.7%~10.9%,使得复杂场景的实景三维模型能够在计算机中更加快速真实地反映或显示世界的地理地貌或城市建筑。

基于Altair Inspire的轻量化设计方法和技巧

利用Altair Inspire软件,对四旋翼无人机的机身部分进行了轻量化设计。详细论述了轻量化设计的过程及设计中的若干技巧,给出了最后的优化结果,并对优化前后性能数据进行了比较。实践证明,该轻量化设计方法在满足设计要求的前提下极大地提高了设计效率,降低了制造成本。

Flash3D引擎的发展现状剖析及若干关键技术研究

目前已涌现出了许多性能和功能各异的Flash3D引擎技术,其在动漫游戏的应用非常引人注目。但尚未有对这些Flash3D引擎发展现状做深入而系统的剖析,围绕Flash3D的学术研究几乎是一片空白。对当前主流Flash3D引擎的发展现状进行了综述性的研究,横向分析比较了各主流引擎的功能与性能。同时,围绕着Flash3D引擎提出了若干关键技术。然后,介绍了我们课题组自主研发的Flash3D轻量级引擎的设计及其若干关键技术的初步成果。最后,展望了Flash3D引擎技术的未来发展趋势。

基于数字孪生的机场跑道三维可视化监测系统

为响应2020年民航局发布的《推进四型机场建设行动纲要》中的推动机场转型升级的要求,并且为了解决传统人工机场跑道监测效率低下且无法做到对机场跑道的全方位实时监测和监测数据的实时互通等问题,结合数字孪生技术对机场跑道监测架构进行设计,通过运用三维可视化技术对机场跑道传感器和监控器汇总到平台的数据进行处理并在虚拟模型中实现映射,运用数字模型对机场三维模型进行还原,对机场三维模型的轻量化进行研究,同时通过光纤传感对飞机的轨迹进行实时定位和映射,生成虚拟孪生体,把机场跑道的实时状态映射到虚拟空间上,实现数字孪生的虚实相映。从而做到对机场跑道的多维度观测、全量数据分析和可视化要求,直观动态的展示机场跑道的实时状态。

基于移动端的水工建筑物轻量化模型展示研究

针对三维水工建筑物模型在电脑端使用中存在交互能力受限、便携性差等问题,以提高水工建筑物信息化程度为目标,搭建了一个以移动端为主的三维模型展示平台,以满足水工建筑物模型在实际工程和研究中的需求。平台基于微信小程序云端与Cesium组合而成,整体研发分为3个步骤:首先是结合Revit与Civil 3D两类建模软件各自优势完成参数化建模;之后利用Cesium平台对模型纹理、数据、材质等进行压缩,完成模型的轻量化处理;最后通过云函数引用微信小程序云端中的模型,将三维模型展示在移动端,以此实现三维模型与微信小程序结合,旨在克服传统展示方式的局限性,为用户提供更加便捷、沉浸式的体验。

基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法

为了获得3D打印模型节材效果和优化的物理力学性能,从晶格的形状多变性出发,提出了一种基于晶格的3D打印轻量化结构生成方法,由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间。首先,提出了一种通用的晶格描述方法,进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计。其次,通过在模型包围盒内周期性排列晶格单元,构造出了实体建模所依附的拓扑骨架结构。接着,采用了一种基于网格拼接的直接构建STL模型的几何建模方法,其无需布尔运算即能快速获得网格质量可控的晶格实体结构。通过实物打印验证了适用于晶格结构的3D打印成型工艺。对5种典型晶格的几何和力学特性进行了对比分析,并作为晶格设计选用的初步依据。结果证明,该方法在实现节材和提高模型强重比的同时,达到了保证轻量化模型的可打印性、自平衡性以及力学性能可优化等目标。相较于以往的方法,具有多变性和效率优势,适合各种工程应用。

基于数字孪生的飞机部件装配管理

针对现代飞机部件装配过程中存在的装配信息量大、装配工艺复杂的问题,提出了一种基于数字孪生等相关理念的在线可视化装配模型。综合考虑飞机部件装配过程前后所涉及的零件、装配件和段件的尺寸准确度等物理数据和工艺参数,并结合Oracle数据库技术搭建信息集成平台,以映射表的形式实现物理空间和孪生空间的数据交互,将装配过程中的各种信息进行可视化管理。该模型能够提高装配效率,同时帮助工作人员科学决策。

基于3D打印的壳状模型轻量化实验平台构建

在研究计算机辅助设计与现代制造技术的基础上,设计实现了一个基于3D打印技术的工程模型轻量化实验平台,并基于该平台对轻量化设计的相关流程和方法论进行了深入研究。提出使用热扩散模拟受力分布对壳状模型进行轻量化设计,并以3D打印为实验手段,通过构建误差与参数关系对轻量化设计进行验证和反馈修正。实验平台为高效、可信的轻量化问题提供了分析、建模及验证的一整套方法与手段。

基于深度可分离卷积的三维模型轻量化处理方法

三维模型轻量化处理方法是指对三维模型进行优化处理,以减少其占用的存储空间和计算资源,从而提高处理速度和系统性能的技术手段。在实际应用中,由于三维模型包含大量的顶点、面片和纹理等数据,需要运用三维模型轻量化技术来减少数据量,以更好地适应各种场景和需求。为此,提出基于深度可分离卷积的三维模型轻量化处理方法,以显著减少模型中的参数数量和计算量。该方法对于提升处理效率和优化系统性能具有重要意义。

3D打印产品模型优化设计方法研究

为更快实现设计迭代,降低3D打印成本,提高3D打印速度。分析了3D打印技术的发展与应用,针对3D打印模型优化设计,研究了有限元分析方法和网格化设计方法,并结合一款座椅产品3D打印模型,分别采用两种方法进行优化设计,通过初步有限元分析得到造型优化方向,在改进设计后再进行有限元分析验证,并通过网格化设计进一步进行轻量化设计。得到利用有限元分析结果指导设计优化和通过网格化模型及支撑结构进行轻量化设计的方法。该研究为促进3D打印的应用、节约打印成本、缩短打印时间提供了一种有效的方法。

基于数字化交付的三维模型应用研究

通过对数字化交付三维模型的特点和应用现状分析,提出了三维模型应用所面临的技术难题和挑战。重点研究了在炼化企业典型场景下的三维模型轻量化、后处理、标准化等技术,探索基于数字化交付的模型轻量化和模型转化的实践路线,并在中科炼化智能乙烯项目中得到了验证。进一步挖掘三维模型应用场景,提出典型场景对三维模型的转化要求,为三维模型价值发挥提供更广阔的空间。

城市级实景三维地理场景轻量化处理研究

城市级实景三维地理场景模型的几何空间结构复杂、纹理特征信息丰富,导致数据体量非常大,极大影响了实景三维应用效果和应用场景范围。为实现场景模型数据的高效轻量化,提出一种考虑特征点轮廓贡献值与纹理优化度的模型数据轻量化方法,从纹理可视化效果出发研究个性化轻量化方案。通过对实景三维郴州数据成果进行轻量化实验验证,该技术能够结合不同精细度应用需求实现不同的轻量化效果,为提升模型数据加载速度和应用效果提供了切实可行的方案。

倾斜摄影测量数据轻量化处理工具设计与实现

针对现有倾斜摄影测量数据轻量化软件处理功能单一、处理效果不佳等问题,设计并实现了一种轻量化处理工具,为用户提供模型简化、顶层合并、重置LOD参数和数据压缩等功能。利用无人机航拍数据进行实验,分别从轻量化处理前后的数据量、模型点平面高程精度和模型精细度进行分析。结果表明该工具处理后的倾斜摄影测量数据具有数据量小、加载速度快、渲染效率高、保真度较高等特点,说明该工具具有较好的处理能力,能够满足用户数据轻量化处理需求。

基于应力分布的3D打印壳模型构造与优化

近年来,愈发成熟的3D打印技术拉近了模型设计与产品制造的距离.但高昂的材料费用仍是制约其发展的重要因素.因此,如何在不改变模型外观的情况下进行模型结构的优化,以此来减少模型的打印体积、降低打印成本是亟待解决的问题.针对该问题,本文提出一种基于应力分布的壳模型构造和优化算法.该算法首先基于模型的体素化表示构造距离场,提取出初始的均匀厚度壳模型.然后基于顶点的von Mises应力,自适应的向外扩张内表面,调整各部位厚度,直到达到相关约束条件.优化得到的内表面与输入的外表面围成最终的优化模型.实验结果表明,在满足外观不变、力学稳定等约束的同时,优化得到的壳模型体积为输入模型体积的17.2%~24.4%,大幅减少了模型的打印体积,有效降低了打印成本.

基于Unity 3D的节能车虚拟装配系统的设计

基于Unity 3D技术,研究并设计节能车虚拟装配系统.通过Solidworks软件建立实体三维模型,运用3D Max进行模型轻量化的设计,并将格式转变为可导入大多数虚拟现实(VR)软件的FBX格式.在Unity 3D引擎中通过C#对整个虚拟装配系统进行功能设计,包括底层硬件的控制,零件装配数据库系统的设计和装配及拆卸功能演示等,同时通过对用户界面(UI)的设计,实现系统界面的交互.研究结果可进行功能扩展,具有广泛的应用价值.

基于3D EXPERIENCE平台的铁路设备BIM模型轻量化技术研究

考虑铁路工程具有专业多、线路长、地形地质结构复杂的特点,导致铁路BIM项目模型包含大量的几何和属性信息,部件数量和模型体量巨大,造成项目模型不仅开启耗时长,浏览查看也不流畅,严重影响项目模型的汇报展示效果以及向施工、运维方向的深化应用。而铁路设备模型作为铁路BIM项目模型的重要组成部分,其部件数量和模型体量均占比很高。因此,文章基于主流BIM软件达索3D EXPERIENCE平台,在满足模型交付精度标准的前提下,提出了铁路设备模型的六种轻量化处理技术手段,并从部件数量和模型体量两个方面对其轻量化效果进行了综合对比分析。研究成果可大幅提升BIM项目模型的浏览流畅度,丰富模型交付手段,并成功应用到了盐通铁路南通动车所BIM项目中,取得了良好效果,对促进铁路行业BIM技术的快速发展具有重要意义。

实景三维技术在智慧红图建设中的应用

本文在系统介绍智慧红图的研究意义,以及湖南省红色地图现状的基础上,提出了智慧红图建设的框架结构体系,探讨了实景三维多源异构数据融合和数据轻量化等关键技术,打造了集红色资源展示与互动体验为一体的云上展厅,并指出了智慧红图建设的前景和在相关行业发展趋势。

城市全空间三维模型数据一体化集成管理关键技术及应用

随着城市三维地质信息系统及其应用的快速发展,对地学数据的可视化表达精度的需求变得越来越高,但地质调查数据常具有多源、多维、海量、多专题、多尺度和多时态等特征,而三维数据存储、组织与管理己成为制约其发展的重要因素。因此如何高效管理并有效利用这些复杂且海量的地质数据去解决各种复杂的地质问题服务社会,成为了城市地质信息科学领域研究的热门方向。基于武汉市多要素城市地质调查全空间一张图的构建过程,从多源三维模型一体化融合管理与分布式存储、轻量级全空间三维模型构建、多源异构海量三维数据快速渲染和浏览器端三维模型分析及专业应用4个方面系统地探索了城市地质调查全空间一张图系统建设过程中的关键技术,并进行了应用实践。研究结果实现了城市级大规模高精度三维地质模型的高效集成,提高了多要素城市地质调查成果可视化的表达效果,为三维地质模型的应用奠定了坚实的基础。