基于逆向设计与快速成型技术的油箱盖产品开发研究

使用手持式激光扫描仪对油箱盖产品进行数据采集,得到完善、精确的油箱盖点云;运用Geomagic软件进行油箱盖点云数据处理,得到精简、光顺、无噪声点的点云数据,包括清除噪点、精减点云、边界优化、简化数据、保存等步骤。根据油箱盖模型产品实物的点云数据,利用可实现逆向三维造型设计软件UG NX进行逆向设计,重新构造实物的三维CAD模型。产品最终三维模型,经STL数据转换后输入到快速成型设备系统中,完成设计产品的打印及后处理。     

用SFS法进行三维表面重建的分析和实现

为适应快速产品开发的需要，基于阴影恢复形状技术，采用SFS方法，快速、准确地获取物体表面的三维几何信息，生成图云数据。通过适当的算法对数据进行处理，获得轮廓文件切片，重构了满足精度的三维CAD模型，从而简化了反求的步骤。通过实例证明了方法的可行性。     

基于CAD模型外轮廓线的3D打印自适应分层算法

3D打印计算机辅助设计(CAD)模型转换标准三角形语言(STL)文件过程中,存在表面精度下降,结构体信息丢失的问题.文中提出一种基于CAD模型外轮廓线的自适应分层方法.即采用角度分组思路,通过引用一系列过Z轴的平面对CAD模型等转角剖切,并将剖切面与模型外表面相交轮廓线绕Z轴旋转至XOZ平面内进行轮廓线微分段处理,然后利用三角函数关系、概率统计方法、加权方法综合计算获得3D打印STL文件每一层的自适应分层厚度值.打印实例分析结果表明,文中算法可减少STL文件的转换误差,提高3D打印精度和打印效率.     

基于OpenGL的三维图形真实感技术研究

本文在分析和研究OpenGL下实现三维真实感效果处理技术的基础上,通过读取STL文件数据,在场景中绘制三维物体模型,定义了光照模型、材质属性、视口大小、投影方式和纹理映射,从而实现了三维图形的真实感显示,并具有改变光照条件,设置渲染模式等功能.     

三维激光扫描点云直棱特征点填补方法

在三维激光扫描中按照一定的角度分辨率对扫描物体进行离散化采样时,由于物体表面点云中棱角特征模糊,若直接用其构建三维表面模型,在棱角处会导致严重失真,进而影响模型的分析和应用.针对此问题提出了物体棱角自动化填补方法,其技术路线是:首先对点云建立空间索引、精简数据;其次根据扫描点云的法向量,对扫描点云进行非监督分类,从而将属于一个平面的点分为一类;最后利用平面相交的办法填补直线棱角上的特征点.通过实验证明,该方法自动化程度高、填补结果准确,能够使得建立的三维模型与真实物体更加接近,模型分析结果更加准确.     

地面三维激光扫描仪的测量误差分析

三维激光扫描技术的出现为快速、有效、准确获取三维空间信息提供了全新的技术支持.三维激光扫描仪能够不受白天黑夜的限制,全天侯对任意物体进行扫描并获取高精度的物体表面点的三维信息及反射率信息,从而快速实现物体的三维重建.然而,由于在应用过程中,受到仪器本身技术的限制以及外界的影响,使得外业采集的点云数据的精度受到不同程度的影响,从而使得后续的点云数据处理变得复杂且缓慢,甚至使得最终生成的三维模型与实际物体不一致.主要针对地面三维激光扫描仪在测量过程中存在的测距误差、测角误差以及误差来源进行了详细地分析并构建了点位误差模型,为提高三维激光点云数据处理的效率和精度提供了必要的条件.     

面向三维人体重建的前、后片配准算法

针对传统三维图像配准算法需要获取目标物体多个模型数据的不便,以及三维重建过程耗时较长的不足,提出了一种基于三维人体表面前、后片模型的配准算法.该算法首先使用Kinect三维扫描设备获取的人体表面前、后片模型点云数据,作为配准过程的参考点集和目标点集;然后,选取前、后片模型的边缘轮廓信息作为配准特征点,通过迭代优化过程,使得前、后片能够较好地配准;最后,通过空间曲线插值方法填充模型边缘缝隙,得到完整的三维人体模型.试验结果表明,该算法只需要获取目标物体的前、后片三维数据,模型采集及配准效率高,配准精度好,即使针对初始位置相差较大的两个模型片也能得到准确的配准效果.     

采空区激光探测三维建模可视化集成系统CAD接口实现

根据自主研发的采空区激光探测三维建模可视化集成系统的功能,研究CAD通用dxf格式文件的数据储存特征,开发系统数据的CAD接口,实现由系统输出的采空区三维点云模型、空区剖面、三角网格实体模型和扫描线三维实体模型dxf文件的自动生成。研究结果表明:接口的研发不仅能够很好地实现集成系统与Auto CAD之间的数据对接,为矿山开展采空区周边相关开采工程设计带来极大的方便,而且能为其他CAD接口技术的研发提供借鉴。     

采空区三维激光扫描点云数据处理技术

由于井下环境的复杂性,借助三维激光扫描仪获取的采空区边界三维空间信息点云数据中不可避免包含一些噪声点.为此,提出曲率-弦长比复合判据实现了对点云数据中高频噪声点的过滤处理,并运用随机滤波法去除点云数据中的低频随机噪声点,通过分段低次插值法实现空区模型曲线光顺处理.结果表明:过滤及光顺处理不仅有效去除了采空区点云数据中的噪声点,同时避免了采空区三维模型构建中自相交情况的出现,达到了采空区三维模型精确构建的目的.     

基于逆向工程的某汽车车身部件的三维CAD数模的建立

本文介绍了某汽车车身产品逆向开发流程,分析了点云数据采集、处理、曲面重构等工作要点。通过结构光三维扫描仪测得点云数据,利用Geomagic Studio软件对测量数据进行处理,用Siemens NX4．0软件进行部件表面重构,得到部件的三维CAD数模。     

基于SQL Server数据库的三维模型存取研究与实现

如何有效管理三维模型是三维图形应用中的一个重要问题。过去常用数据库结合文件系统存储和管理模型,数据完备性和安全性较差,而完全利用数据库存取模型可解决这些问题。本文给出了一种在数据库中存取三维模型的方法,将STL模型文件以二进制大对象的形式存放在SQL Server数据库中,通过ADO接口访问数据库,利用Stream对象读取并输出模型文件。通过读取和显示模型,验证了该方法的有效性。     

基于μ-CT断层图像的多孔材料STL建模

STL文件是三维表面模型常用的存储格式,在逆向工程、有限元分析等领域有着广泛的应用。文中基于μ-CT(超声CT)断层图像分析了多孔材料STL文件格式的产生方法。结合大津阈值分割算法与图像标记方法,清除源图像的噪声并且将孔的轮廓标记出来,再应用MC算法,对CT序列图进行三维重建,生成STL文件。实现了对多孔材料错综复杂结构的孔隙结构的建模,也改进了原STL生成算法限定条件较多、耗时较长的弊端。     

面向多轴FDM工艺的IGES数据解码器研究

熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺通过逐层堆积实体材料构成三维模型,因此需要获得模型的数据对模型进行后期的数字化处理,如模型分块,修复,切片,层片内路径规划等。在现阶段,大多数数据处理采用的都是基于STL文件的数据格式,但STL文件数据存在数据冗余,几何精度低,容易产生错误等缺点,在一些对精度要求高的场合不适用。为了弥补以上的不足,出现了直接对参数化的三维模型进行数据处理的技术。该技术基于IGES文件数据,实现对模型的数据处理。而要想实现对IGES文件的处理,必须实现对IGES文件的解码工作。针对以上问题,提出了基于VS2008平台,实现对IGES文件进行数据解析,存储,并将提取的实体信息用NURBS曲线曲面统一表示的方法,最后基于OpenGL实现对模型的再现功能,为后面模型数据处理提供平台。     

STL文件格式在反求造型中的应用

分析STL文件格式在现实中的应用情况,提出在反求造型中,使用STL文件格式的优势.在了解STL文件格式的基础上,以STL文件格式在反求工程中的曲面拼接的应用为例,阐述STL文件格式在反求造型中的优缺点.针对STL文件格式存在冗余量大的问题,提出去除冗余量,以及在Visual C 平台上使用OpenGL快速显示STL文件格式三维实体的方法,给出使用OpenGL命令进行三维实体模型变换的具体方法.实验证明,它可以使拼接过程的计算量大大减少,也提高可视化曲面拼接的效率.     

基于STL文件的有限元模拟模具自动生成技术

针对板料成型模拟技术，在分析三维STL文件格式数据结构的基础上，提出了对实体数据模型进行自动诊断与修复的原则和方法，并自动生成具有三角形网格的冲压模具，减轻了模具网格剖分的工作量，开发了适应性强的程序，通过实际应用证明了程序的实用性。     

快速成型技术原理及应用

从快速成型技术的原理出发 ,探讨了这一新技术的发展、方法和应用 .从快速成型技术所涉及的软、硬件知识及加工工艺等方面论述了快速成型技术的应用及相关技术问题 .讨论了快速成型系统中利用 CAD软件进行三维建模和切片处理及STL文件输出等技术     

企业多租户云存储平台的设计与实现

针对企业内部的文档存储安全系数低、共享效率低、维护成本高等问题,结合云存储模型并利用对象存储技术,使用多租户技术隔离企业用户,结合组织机构进行企业内部数据访问控制,设计并实现一个企业多租户云存储服务平台,并提出了一种文件分块对象去重模型和对象重组文件版本管理模型。分析结果表明,企业多租户云存储服务平台满足企业数据的高可靠性、安全性要求,能有效提高网络共享效率。     

冰雪颗粒3D打印的材料填充算法

根据所提出的冰雪3D打印机器人的课题研究需求,针对冰的物理特性,提出颗粒材料的3D打印方法。采用六方紧密堆积的规律,对颗粒的填充规划算法进行了研究。读取STL模型文件数据,研究了三角面片和切平面的匹配方法,提出采用黄金分割的匹配计算方法。针对分层后轮廓的颗粒填充问题,提出采用平面颗粒填充网格模板与轮廓曲线进行比较筛选的规划方法。计算实例证明,黄金分割查找实现三角面片与切平面匹配比二分法具有更高的效率;这种颗粒材料填充规划算法对复杂的实体造型均有效。     

基于STL的约束不完全Delaunay四面体剖分

基于STL(STereo Lithography)文件描述的实体造型,应用插入多边形操作技术对实体表面进行二维Delaunay三角网格剖分,形成空间离散点集和新的约束边界;采用换面操作方法实现离散点集的Delaunay四面体构型;采用四面体外接球心和内切球心加权平均的坐标点加密四面体网格;在边界恢复操作中,采用2D-3D联动优化的方法实现边界一致性恢复,对难以恢复的局部区域,放弃Delaunay 空球准则,进行特殊处理,从而实现表面约束的不完全Delaunay四面体剖分.实例表明所提出的算法具有很好的适应性.     

基于2D先验的3D目标判定算法

提出一种基于2D先验的3D目标判定算法.首先用轻量级MobileNet网络替换经典SSD的VGG-16网络，构建出MobileNet-SSD目标检测模型；其次，通过改进网络结构，提高模型对小目标的检测能力，并引入Focal Loss函数来解决正负样本不均衡和易分样本占比较高的问题；在相同数据集上，将改进算法与Faster R-CNN、 YOLOv3及MobileNet-SSD进行对比测试，其平均精度mAP分别提高了7.2%、 8.8%和10.6%;最后，通过改进算法获取ROI,利用深度相机将二维ROI转换为ROI点云，并借助直通滤波来判断目标物体是否为真实场景物体，既省去了传统点云识别中的诸多步骤又避免了点云深度学习中三维数据集制作难度较大的问题，在识别速度和识别精度上达到了较好的平衡.