机床齿轮低载强化试验数据处理——基于Tablecurve3d软件的试验数据处理（三维曲面方程拟合）

在高强度机床齿轮低载强化试验结果的基础上，通过数值插值方法，补充了试验数据，得到强化载荷与强化后疲劳寿命之间、强化次数与强化后的疲劳寿命之间的数学关系，然后根据这两个二维关系式，通过数学插值，得到低载强化空间曲面的离散点三维坐标，再根据这些数据点，用Tablecurve3d软件拟合得到低幅交变载荷作用下的三维强化曲面方程。

FDM全彩3D打印的色彩调控方法研究

传统熔融沉积(FDM)3D打印工艺由于材料的单一性,无法按需成型彩色模型。现有“三进一出”的FDM混色机构,由于色域空间的不同、原材料的色彩偏差及混色机构的差异性采用直接三基色混色方式导致实际打印色彩与理论色彩间存在较大偏差。针对这一问题,基于FDM三基色混色喷头,通过色域空间转换建立色彩与FDM打印工艺间的关系;通过打印实验对转换模型进行线性拟合修正,进而建立面向FDM全彩3D打印的色彩配置库,通过模型颜色与库中颜色的匹配,实现三维模型设计色彩到打印色彩的精确转换。

基于Delft3D的珠江前航道尸体模型漂移轨迹预测

为预测珠江前航道中尸体的漂移轨迹,帮助当地水警确定溺亡者尸体的具体位置,利用Delft3D构建珠江前航道水动力模型,并使用尸体模型进行了多次现场漂移试验。通过对珠江前航道表层流速进行拟合,建立了尸体模型漂移的预测模型,R^(2)为0.88。研究结果表明,珠江前航道释放的尸体模型受潮汐和径流作用沿河道做往复运动,并呈逐渐漂向下游的趋势;漂移模型验证中尸体模型的漂移速度和方向基本与潮流一致,模拟结果的误差在1 km以内,终点距离误差率小于15%;实例验证中成年女性尸体的模拟结果误差约为300 m;游船所引起的波浪力等外力导致漂移轨迹呈现出南北方向性的偏差,需要进一步提升模拟效果。该漂移模型的推导模式同样适用于其他感潮河段,可使尸体的漂移轨迹变得可测,为尸体打捞工作和警方的案件处理提供了便利和参考。

多类型数字影像拟合及3D打印技术在髁突肿瘤中的运用

目的:探讨多类型数字影像拟合及3D打印技术在治疗髁突肿瘤中的临床意义。方法:基于患者螺旋CT数据,血管CTA数据,牙齿3D扫描数据,联合运用软件Mimics 21.0(Materialise,Belgium)重建患者上下颌骨、面部软组织、髁突肿瘤及周围重要解剖结构,并运用牙齿3D扫描数据与螺旋CT上下颌骨牙齿数据拟合,运用血管及软组织数据与颌骨数据拟合,最终在同一空间坐标系下得到包含有精确牙齿信息、髁突肿瘤及周围血管的上下颌骨复合体三维模型。设计并制作3D打印颌板辅助手术。结果:6例患者均顺利完成手术,创口均一期愈合,所有患者咬合关系恢复良好,术后术后复查CBCT示骨瘤完整切除,长期随访未见关节强直及复发征象。结论:多类型数字影像拟合及3D打印颌板可以精确重建髁突肿瘤及周围血管等重要解剖结构,便于术前充分了解术区情况,同时设计个性化颌板辅助手术,为手术创造空间,减少术区周围组织的损伤,该方法可作为治疗髁突肿瘤患者的一种辅助手段运用。

基于Unity3D的船舶柴油机负荷特性仿真实验设计与应用

船舶柴油机负荷特性实验操作复杂、风险大、成本高、获取数据受限等,导致传统实物实验在培养学生的实践操作能力和数据分析能力上有一定的局限性。根据实验室设备建立高仿真度的3D实验设备和运行环境,根据实验基础数据应用Matlab数据拟合获得数据间相互关系,建立相应公式;在Unity 3D平台中,根据相应公式,应用脚本逻辑运算实现数据转换,并应用该数据驱动3D模型,获得高度仿真的实验效果。应用该虚拟仿真实验,学生参与度、实践操作能力、数据分析能力和教学效果均得到较大提高。

基于自适应数据拟合的3D视觉传感器设计

在工业生产中,无序产品上下料、识别、定位、缺陷检测等是实现生产自动化的重要环节。3D传感器的作用相当于机器人的眼睛,通过3D传感器可以对生产线或是场景中的物体进行定位、识别、检测等应用。随着对生产效率、生产质量以及生产成本控制要求的不断提高,3D视觉技术已经成为制造行业的一个发展趋势。

3D UTE定量评估骨皮质结合水和自由水的实验研究

目的:本研究尝试采用3D UTE成像及双指数T2*衰减模型分离骨皮质结合水和自由水。方法:在3T Skyra下对6例成年牛胫骨中段标本进行3D UTE成像,构建UTE双指数T2*衰减模型,对6例牛骨样本不同回波时间的UTE图像进行拟合,分别得到双指数拟合结果。结果:6例样本双指数拟合后,结合水(短)T2*=0.30ms,占比约81.6%,自由水(长)T2*=2.74ms,占比约18.4%。结论:3D UTE双指数衰减模型是一个有效的分离骨皮质结合水和自由水的方法,为定量评估骨质量提供了新的生物学指标,其对骨皮质结合水和自由水的分离有助于骨的力学性质的推断。

基于Flow-3D软件的滨海水闸高淹没出流能力的计算

高淹没度条件下,水闸出流能力变化较大,其精度关系到水闸和周边工程的正常安全运行。以萧江水闸为例,基于Flow-3D软件,采用RNG k-ε模型和VOF方法建立三维水流数值模型,对高淹没条件下水闸的出流能力进行研究,计算出的上、下游水位关系与物理模型试验结果一致性较好。结合试验成果拟合高淹没度条件下淹没系数的计算公式,公式计算结果与试验值较为吻合。

基于3D打印快速制造的光伏支架立柱拓扑优化设计方法

文章针对光伏支架立柱轻量化需求,提出一种基于3D打印快速制造的拓扑优化设计方法。首先,基于变密度法拓扑优化设计,对比了优化目标为可设计域的最大化刚度和最小化质量2种方案,得出当质量目标为30%、最小厚度约束为7 mm时,最大化刚度的拓扑优化结果要优于最小化质量的拓扑优化结果。其次,借助Altair Solidthinking Inspire软件对拓扑优化云图结果进行PolyNURBS手动拟合几何重构,得到面向自由形状的支架立柱结构。最后,提出利用砂型3D打印技术结合铸造模拟仿真工艺技术的数字化铸造方法,以满足光伏支架立柱工程应用大批量快速生产需求。

联合3D实例分割和目标检测用于自动驾驶

为了提高自动驾驶中目标检测的精度与效率问题,本文中提出了一个简单而实用的检测框架,预测3D BBox和实例分割,在精度和效率之间实现了良好的平衡。首先,通过融合采样获得点云,骨干网络提取了局部特征和全局上下文信息;其次,设计了两个分支网络来预测语义标签和偏移量,将每个点移向其各自的实例中心,基于简单的聚类策略生成对象建议,对于每个集群仅生成一个建议,不再需要非最大抑制(NMS)过程;最后,应用提出的基于关键点的方法来优化每个提案的3D BBox。通过将相同实例上的点投票为其目标关键点,将最小二乘拟合算法应用于预测的关键点。在公开的KITTI数据集上的实验结果表明,与其它基于特征嵌入的方法相比,本文所提出的方法可以显着改善实例分割结果,优于KITTI测试基准上的大多数3D对象检测器。

3D可视化破片战斗部威力实验仿真系统设计

通过对所设计战斗部及靶场参数进行计算与可视化仿真以判断战斗部毁伤威力。使用理论模型对战斗部在相应靶场的静爆过程进行数值仿真,并基于Unity3D技术和仿真数据创建3D场景与静爆场相关数理模型,实现仿真计算数据与3D模型动画全程数值拟合,并支持用户在3D场景中多视角、可缩放观察静爆场物理过程。通过系统仿真实验结果分析可知,系统数值计算与可视化3D模型动画拟合效果良好,用户交互体验较佳,能为复杂破片战斗部实弹设计与实验提供威力评估依据。

Java3D实现散乱数据的三维重构

针对煤场测得煤堆表面三维散乱数据的可视化研究,本研究提出了一种简单的得到三维散乱数据拓扑结构的方法,在此基础上进行了三次三角B-B曲面插值,及基于双B样条的曲面拟合,并用Java3D图形工具包实现了上述算法,得到的渲染效果比较接近实物,能够很好的表征原实物表面的各种特征,证明了该算法的有效性和可行性。

煤岩孔隙结构3D建模与孔隙度计算

煤岩是一种双重孔隙介质,由基质孔隙和切割基质的裂隙组成,二者对流体的渗流和储集起着不同的作用,构建煤岩的微观孔隙结构对研究煤层气勘探开发中具有重要意义。在本研究中,我们使用煤岩数字岩芯和三维建模来研究煤岩的孔隙结构。首先利用煤岩2D薄片图像对其微观孔隙结构进行了定量分析,提取了煤岩孔隙和裂缝(割理)结构的定量信息,分析得到了实际煤岩薄片的面孔隙度以及孔隙半径的均值和标准差。使用二分法和基于压缩的球形随机堆积法确定孔隙数量。结合岩石物理分析结果,以非等径球体表示煤岩孔隙,得到了煤岩单重孔隙结构模型。随后,以纵横比远小于1的椭球表示煤岩中的裂缝(割理),进而得到了煤岩的双重孔隙结构模型。在此基础上,探究了不同孔隙纵横比与孔隙度之间的关系,得到了拟合关系式,结果表明两者之间存在非线性关系。此关系模型可为煤岩孔隙结构、孔隙结构参数预测和煤层气储层内部结构认识提供参考。

用于3D生物医学图象边缘检出的一种新零交叉算法

在三维生物医学图象分割中 ,Marr算法的缺点是当模板较大时运算速度很慢 .Haralick算法的缺点是曲面拟合系数和方向导数的方向较难确定 .对此 ,作者提出了一种新的零交叉算法 .它是先对图象进行对称二阶微分运算 ,然后由平面拟合检出过零点 .其优点是模板较大时运算速度比Marr算法快 。

基于Civil 3D的石料场开采三维动态设计方法

针对传统的石料场开采二维设计方法流程复杂、工作内容繁多的特点,提出了基于Civil 3D的石料场开采三维动态设计方法,包括建立原始地形曲面,对地层钻孔数据进行Kriging插值拟合并建立地层曲面,石料场开采量计算与分析,石料场边坡开挖设计,石料场边坡开口线坐标数据提取等。通过该方法建立的模型具有动态关联属性,可以根据设计参数的变更动态更新。工程应用表明:该方法简化了设计流程,提高了设计效率和设计精度,满足工程设计要求。提出的基于Civil 3D二次开发技术的模型边界曲面信息提取方法实现了从设计模型快速获取开口线施工放样数据,让设计和施工无缝衔接,提高了工程项目管理效率。

一种基于激光扫描雷达的挖掘面3D重构方法

为了实现挖掘机器人自动轨迹生成和轨迹跟踪,提出一种挖掘机器人的挖掘面3D重构方法。根据3D激光扫描雷达的三角形原理得到扫描点的坐标值,对扫描点进行聚类分析方法滤除噪声点,进行初始三角剖分、局部优化、着色和渲染得到三角剖分后平底坑的3D物理模型,并采用倒置棱台进行拟合,计算了所挖平底坑内腔的上表面和下表面之间的距离和下表面的几何尺寸。实践结果表明:该方法实现了对不规则平底坑内腔的测量,为挖掘机器人自主挖掘平底坑的自动轨迹生成和跟踪奠定了基础。

3D刻录电涡流传感器特性研究

针对传统的工艺加工敏感元件周期长、零件间摩擦阻尼大的特性,提出基于3D刻录技术电涡流传感器的改良型敏感元件加工制备方法。设计工艺包括了敏感元件的模型建立,参数调整和实测效果验证等。实验结果表明,3D刻录涡流传感器线性范围为0~5 mm,非线性误差为0.7%,有更宽的线性范围和更好的响应灵敏度。与传统工艺制造的传感器相比,3D刻录涡流传感器具有更低的制造成本,打印模块重复利用率高,可以通过多次原型迭代来优化传感器性能。

一种依赖3D眼球模型的两级瞳孔定位算法

瞳孔定位作为头戴式视线跟踪系统的核心模块之一,影响着系统的精度和稳定性,但眼球在正常转动中会发生着眼睑遮挡瞳孔问题.针对该问题,提出了一种两级瞳孔定位算法.第一级采用改进的星射线法提取瞳孔边缘轮廓.接着根据3D眼球模型和瞳孔位置提前判断是否存在眼睑遮挡情况,如果不存在,则定位结束,否则进行第二级定位.第二级采用改进的椭圆模板匹配算法,不同于其他椭圆匹配算法,该算法利用3D眼球模型的参数提前获取椭圆的长短轴比例和旋转角度,将匹配的空间复杂度由5维降为3维,提高了匹配的效率.在眼睑遮挡情况下该算法精确检测出瞳孔,并且定位速度较快.

基于ARM的3D打印机热床自动校正技术的研究与设计

针对熔融沉积成型3D打印机热床手动机械调节的繁琐以及调节耗时长的问题,提出一种热床自适应调平系统。此调平系统以ARM为核心处理器,通过外部限位开关对热床平面实时采集9个网格点数据,运用最小二乘法对采样点的数据拟合实际的打印平面,在该平面上建立校正矩阵,用该矩阵乘以打印模型的gcode文件中的三维坐标,对三维坐标进行坐标解码,实现坐标补偿,完成打印。实验结果表明,该系统具有原理简单,调平时间短,可靠性稳定等特点,能够满足3D打印机调平的性能指标。

基于SURF算法的服装3D人体特征点识别

针对服装大规模量身定制需要解决的关键技术问题,本文主要研究3D服装人体的特征点识别,故此本文提出了一种基于SURF算法的服装3D人体特征点识别算法.首先将处理后的3D人体点云图像转换为人体深度图像,其次由SURF算法在此基础上进行人体特征点识别;然后通过样条拟合对识别得到的特征点进行拟合,进而得到3D人体特征线,即人体轮廓线,并测量人体尺寸数据.最后,将本文算法测量数据与标准测量数据进行对比,计算绝对误差和相对误差值.仿真结果表明,本文算法对于各类3D扫描人体模型均具有不错的识别效果以及测量结果,为后续的3D服装数字化造型研究奠定了基础.