面向摘取的番木瓜三维重构与特征参数提取

准确获取番木瓜体表三维几何特征信息是研制番木瓜摘取装备的前提与基础。为此,基于逆向工程技术,以广东台农2号一线黄番木瓜为对象,利用Sense 3D激光扫描仪进行点云数据采集,通过Sense软件对点云数据进行预处理,运用Geomagic Studio软件进行三角网格化点云数据,创建格栅并拟合NURBS曲面,实现番木瓜表面的三维重建。对番木瓜曲面模型进行偏差分析,得到最大偏差距离为正0.08mm和负0.08mm,平均偏差距离为0.004mm,标准偏差为0.015mm,表明重构曲面模型满足摘取装置设计精度要求。应用Pro/E软件对岭南和台农2号番木瓜进行三维重构和外形特征参数测量,结果表明:两个品种番木瓜外形和尺寸都具有较好一致性,岭南品种外形为粗短型,台农2号外形为细长型;岭南番木瓜抓取直径大于86.02mm,抓取点距离末端执行机构高度大于89.1mm;台农2号番木瓜抓取直径大于89.07mm,抓取点距离末端执行机构高度大于73.41mm。提取的特征参数为番木瓜采摘末端执行机构提供了设计依据。     

浅谈基于Geomagic的逆向建模及3D打印

逆向工程技术在产品设计领域应用广泛。本文主要对猫眼件的逆向建模及3D打印基本流程进行了介绍。首先利用扫描仪获取猫眼件模型的点云数据,结合Geomagic系列软件对点云数据进行优化处理并在此基础上建立CAD模型,之后将优化后的点云数据与CAD模型进行偏差比对,结果表明:逆向建模能够获得质量好精度高的模型。为保证模型的装配精度,将模型打印并进行装配,为后期模型优化及机械加工奠定基础。     

基于激光雷达的稻麦收获边界检测与自动对齐系统研究

针对稻麦收获无人作业的需求,提出了一种使用激光雷达检测稻麦收获边界的算法,并连接无人控制系统实现收获边界的自动对齐。该算法首先对采集的收获轮廓点云划定感兴趣角度范围,根据雷达的安装高度和位置将测量数据由极坐标转换为三维直角坐标,融合陀螺仪测量的激光雷达安装姿态数据对测量点云进行校正;通过中值滤波和Z向阈值滤波将点云中的噪点和非稻麦轮廓点滤除;对比了K-means聚类和Z向中心差分法检测稻麦收获边界的精度,并进行了误差分析;开发了感知系统并制定了感知与控制的CAN通信协议,采用预瞄点追踪方法对实时检测的边界点进行对齐控制;分析研究了稻麦收获边界自动对齐精度检测方法。2022年6月在北京小汤山国家精准农业示范基地进行了收获边界检测与自动对齐控制系统试验,分别采用数据标注和GPS打点的方式进行了数据采集与分析,试验结果表明,基于K-means聚类的收获边界检测横向偏差平均值为22.24 cm,基于Z向中心差分法的收获边界检测横向偏差平均值为1.48 cm,Z向中心差分法的收获边界检测优于基于K-means聚类的检测方法,故采用Z向中心差分法进行自动对齐控制试验,整体控制系统自动对齐横向偏差平...     

基于反求工程的车用涡轮叶轮逆向造型及分析

针对具有大扭曲、超薄叶片的车用涡轮叶轮,运用反求工程技术,借助非接触式三维激光扫描仪,获得涡轮叶轮的离散化三维点云数据,应用Imageware软件对采集后的涡轮叶轮进行数据处理,最终完成涡轮叶轮模型的重建。该逆向造型的方法,为具有复杂型面叶轮的设计与快速制造,提供了可靠的依据和相关技术支持。     

基于Geomagic Design X的整体叶轮逆向建模

利用Geomagic Design X软件对整体叶轮进行逆向建模,对叶轮实物进行三维扫描、点云处理、模型重建等,获得叶轮的三维模型,为后续创新及生产提供高质量的数据基础。     

摇臂式喷头内流道曲面的逆向重构研究

用线切割机床将雨鸟30IBH摇臂式喷头内流道切割成a,b两部分,使三维光学扫描仪的投影光束能够到达其表面进行多视扫描,获取不同视角下流道a,b的点云数据。去除多视点云中的噪点后,用三点法拼接多视点云,得到流道a,b的点云数据;再将流道a,b的点云数据拼接成喷头内流道的点云数据;采用弦偏差采样法将点云数据精简后,用基于边的方法把点云分割成喷管和小喷嘴两部分,选择非均匀有理B样条(NURBS)模型分别按照点-线-面的顺序进行曲面重构。曲面重构的精度分析结果表明,最大几何误差为0.292 9mm,平均几何误差为0.076 2mm,满足预期的精度要求,实现了摇臂式喷头的内流道曲面重构。     

基于深度图像的奶牛表型特征获取系统设计与试验

奶牛表型特征是评价奶牛成长状况的一项重要参数,为减少奶牛的应激性且能便捷地获取奶牛几何表型尺寸,运用图像处理技术提取奶牛表型特征参数,设计了一款针对深度图像和点云数据的奶牛几何表型特征获取系统。对奶牛深度图像采用背景减去法、阈值分割、滤波和空洞填充等方法获取奶牛目标区域,对目标采用边缘检测、角点检测和凸包运算等检测特征点,最后对应点云数据获得奶牛表型特征尺寸。系统现场试验结果表明,系统获取的体重准确性在98%以上,体尺准确性在96%以上,系统工作稳定、测量精度高,为实现数字化养殖打下了基础,具有很好的应用前景。     

基于深度图像的奶牛表型特征获取

奶牛表型特征是评价奶牛成长状况的一项重要参数,为减少奶牛的应激性且能便捷地获取奶牛几何表型尺寸,运用图像处理技术提取奶牛表型特征参数,设计了一款针对深度图像和点云数据的奶牛几何表型特征获取系统。对奶牛深度图像采用背景减去法、阈值分割、滤波和空洞填充等方法获取奶牛目标区域,对目标采用边缘检测、角点检测和凸包运算等检测特征点,最后对应点云数据获得奶牛表型特征尺寸。系统现场试验结果表明,系统获取的体重准确性在98%以上,体尺准确性在96%以上,系统工作稳定、测量精度高,为实现数字化养殖打下了基础,具有很好的应用前景。      

基于Geomagic Studio的汽车引擎盖的逆向设计

使用逆向工程软件Geomagic Studio对汽车引擎盖进行逆向设计,对点云数据进行精确的处理以及曲面重构,得到汽车引擎盖的曲面模型,最后将曲面模型进行精度分析,与初始点云数据比较.结果表明:这种设计方式可以比较精确地还原实体的各项特征,能够为汽车引擎盖的后续分析和优化设计提供可靠的曲面模型.     

逆向工程在离心泵叶轮设计中的应用

基于逆向工程,通过光学扫描仪获得离心泵叶轮的分散点云,采用Imageware软件对点云进行了处理,基于CATIA软件对叶轮进行了三维实体设计,并对叶轮的内部进行了数值模拟.与传统的叶轮设计方法相比,该方法保证了叶轮实体造型的高精度性.通过数值模拟,揭示了叶轮的内部流动规律,大大缩短了研发周期,降低了离心泵的生产成本.     

基于Geomagic Wrap的安全锤逆向设计

逆向工程是根据已知的零件(或原型)生成,反向推出产品设计数据的过程。文章以安全锤的逆向设计为例,首先利用三维扫描仪对其进行三维扫描,获取安全锤的点云数据,再使用Geomagic Wrap软件对获取的点云数据进行处理并生成曲面模型,最后对安全锤曲面模型进行偏差分析。结果表明,逆向工程技术可以有效缩短研发周期,节约时间,降低成本,同时为逆向工程技术在安全锤的设计提供参考。     

基于激光雷达的作物收获导航线实时提取方法研究

为提高联合收获机无人驾驶导航路径的精度,本文提出一种基于激光雷达的作物收获导航线实时提取方法。搭建点云数据采集系统,利用平面拟合法确定激光雷达安装高度和安装角度。利用三维激光雷达扫描收获机前方作物的点云数据,结合IMU惯性传感器反馈的姿态信息,实现作物点云数据从激光雷达坐标系到车体坐标系的变换。基于激光雷达扫描视场角、安装高度和安装角度获取感兴趣区域（ROI）的坐标,并对感兴趣区域进行直通滤波和统计滤波,去除灰尘、秸秆粉末等噪声的影响,以实现点云数据无效点和离群点的剔除。提出一种基于栅格八邻域高程差的作物收获导航线快速识别算法,以点云栅格化后在Z轴方向上的坐标值作为检测依据,定义某一栅格与其8个相邻栅格在Z轴坐标上的差值为高程差,遍历栅格并根据设定阈值进行比较判断,实现收获边界点的有效提取。采用最小二乘算法进行收获边界点的拟合,实现田间作业过程中作物收获导航线动态提取。田间试验表明,该方法具有较好的鲁棒性,能在作物稀缺、杂草较多等情况下保持较高的准确性,其中前进方向偏差角平均值为0.872°,割台横向偏差为0.104m,收获导航线准确率为93.5%,可为联合收获机工作提供辅助导航,提高无人驾驶的准确率。     

基于散乱点云数据的五轴数控加工刀轨生成算法

提出一种基于散乱点云数据的五轴数控加工刀轨生成算法,该算法根据点云数据的型面特征规划驱动刀轨,基于点云数据的动态索引获取瞬时加工区域,计算瞬时加工区域中数据点对应刀位点集,选取刀轴正向最高点作为当前刀位驱动点对应的无干涉刀位点,检测相邻刀位点间的极限加工误差并采用二分插值法控制刀轨精度,最终生成满足精度要求的五轴数控加工刀轨,实例证明该算法刀具适用范围广,可对各种复杂型面的产品点云数据生成高质量的五轴数控加工刀轨。     

考虑叶片厚度计算进口液流角的方法

一、前言用传统方法进行离心式、混流式泵叶轮的设计,正确确定叶片厚度对液流的排挤影响至为重要。一台普通的中、小型水泵叶轮,由于叶片厚度的排挤影响,会造成液流角比不计厚度时增加2°～10°以上。液流角计算的偏差将直接影响到叶片安装角设计的偏差,从而不能达到设计所预期的流动状态。这是造成某些叶轮最佳试验工况点远离设计工况点的重要原因之     

离心压缩机受损叶轮再制造方法

叶轮是离心压缩机的核心功能部件,极易出现损坏。受损叶轮再制造技术国内面临的主要问题是缺少设计数据。为此,提出一种基于受损叶轮结构特征建立再制造目标模型的方法。设计了离心压缩机受损叶轮的再制造流程;对受损叶轮原始三维点云进行滤波和精简;针对叶轮叶片的损伤区域和未损伤区域,分别提取并拟合叶片截面的边界曲线;重建叶轮叶片的再制造目标模型,通过布尔运算得到叶片损伤部位的三维模型。以离心压缩机受损叶轮为例,进行了再制造实验,再制造后的叶轮误差精度在±0.5 mm范围内,满足工作要求并已投入使用,证明了本方法的可行性。     

1000 MW核主泵叶轮型线检测方法

为了检测核主泵水力部件数控加工完成后叶片型线的偏离程度,提出了1套水力部件的检测和评定方法.采用逆向工程点云分析软件(PolyWorks)与三维扫描设备相结合,测量叶轮模型叶片与产品叶片进出口压力、吸力面三坐标,同时计算叶片型线偏离的均方根偏差.通过对叶片进出口型线测量数据的统计处理和理论分析,提出叶片进出口型线偏离角度Δβ的计算公式、叶片间叶距角Δφ的偏离公式以及部分叶片型线偏离的修正公式K.结果表明:该方法能够准确有效地检测水力机械叶片型线的分布,保证了各型线有相同的包角.以国内田湾核电站扩建工程5,6号机组以及秦山一期扩建工程方家山核电站主泵叶轮翼型的检测与评定分析为例,经主泵全流量试验验证表明,与数值分析结果相比,主泵流量满足规范偏离设计流量的±2.5%、扬程偏离±1.5%的要求.     

基于RE／CFD带分流叶片离心泵叶轮快速开发

针对带分流叶片离心泵叶轮结构复杂,传统水力设计需要设计者具有丰富的经验,开发周期长,成本高,很难适应产品快速开发需求的问题,采用逆向工程技术与计算流体力学（CFD）技术相结合的叶轮快速开发方法．利用ATOS流动式光学扫描仪对IS80—50—200型离心泵的带分流叶片叶轮进行数据测量,测量的点云导入CATIA中精确完成逆向建模,然后利用CFD软件Fluent对建立的模型进行额定工况下全流场的数值模拟来进行评价,对模拟结果中的相对速度,静压进行分析．结果表明,叶轮设计满足要求,此设计方法缩短了产品开发周期,降低了叶轮的设计成本．     

基于Kinect v2的香蕉点云降噪方法

Kinect v2传感器在采集香蕉点云时,噪声会对点云的精度产生影响。文章针对点云噪声在尺寸上的特点,将其分为大尺寸噪声和小尺寸噪声,大尺寸噪声采用统计滤波的方法去除,小尺寸噪声则采用双边滤波的方法进行平滑。结果表明,采用分类降噪的方法相对传统降噪方法而言,有更好的降噪效果。     

基于geomagic studio的水枪逆向设计及其误差分析

本文利用geomagic Studio软件对水枪的点云数据进行处理生成NURBS曲面模型,并进行了偏差分析,表明逆向建构曲面的精度较高。在逆向工程中使用geomagic studio软件重建模型,不仅能保证产品质量,而且可以大幅度减少产品开发周期。     

基于CATIA的拖拉机覆盖件逆向设计及有限元分析

针对拖拉机覆盖件曲面复杂、精度及光顺性要求不高、结构强度大的特点,利用CATIA的逆向设计具有的强大曲面设计功能,以某拖拉机轮罩为例,从点云数据预处理、点云数据网格化及分块、曲面重建、曲面品质分析、曲面拼接及模型评价几方面阐述了拖拉机覆盖件逆向设计流程,同时对重建的曲面模型进行了有限元分析。研究结果表明,所构建曲面模型满足了设计精度及光顺性要求,为后续的拖拉机覆盖件模具设计制造提供了理论依据。