基于点云数据的弯管参数化建模与误差分析方法研究

发布时间：2019-12-04 12:03

【摘要】：弯管是工业领域应用广泛的一类零部件,而弯管检测是弯管生产中的重要环节。早期弯管检测采用专用检具,需要针对每种弯管零件单独设计检具,并且测量效率低、测量结果无法量化。为提高检测效率,本文研究弯管非接触、数字化检测中的关键技术问题,即针对扫描的弯管点云数据,研究了一种识别弯管圆柱段和圆环段的方法,以便求出弯管的特征参数,重建弯管模型,进而与CAD模型进行比对,得到弯管成型误差。本文主要研究内容如下:1.对于弯管点云数据,提取曲面基本属性信息。利用主成分分析方法估算每点处的法矢,采用局部二次曲面拟合办法,基于微分几何知识和矩阵知识计算出法矢和主曲率;2.弯管点云数据的分段处理。将每个点的主方向映射到单位球上,利用聚类算法识别出圆柱段;从每个数据点沿着其法线方向(指向弯管内部)移动半径长度,得到的点视为中心线上的点,进而提取出有序点集;采用累加弦长法参数化原始点云数据,并采用快速排序手段重新排序点云数据;3.弯管模型重建与误差分析。基于前两步得到的分段数据点集,采用最小二乘法分别对圆柱段和圆环段进行拟合,得到各段几何图形有关位置、方向和大小的参数。通过Openg GL中的图形显示和转换函数进行模型的三维重建显示,最后进行误差分析。同已有方法对比,本方法利用管道面的对称性特征,无需采集完全的点云数据,减少了计算量,提高了检测效率。
【图文】：

、航天、轮船、汽车、建筑、化工等许多工业部门均有应用，如图 1.2，航空发动机上的管路系统就大量的使用弯管零件[1]。对于像航空发动类高精密的产品，每个弯管零部件的生产和检测都决定产品最后的应用。目前，弯管加工一般采用冷弯成型，不论加工设备多先进、加工操作准，在加工过程中都避免不了弯管的回弹。弯管回弹现象使其成形质量影响而产生误差，因此在大批量生产过程中，对弯管零件进行几何形状测和校正就显得尤为重要。

图 1. 2 航空发动机Fig 1.2 Aeroengine统的测量设备对比，手持式三维激光扫描仪设备轻便而且实时性、易操作性、抗干扰能力等特点，采用该类仪器[3]表面或真实场景中的大规模点云数据，效率高。三维激光程、文物保护、虚拟现实、施工监控等多个领域得到广泛已逐步取代传统技术，成为快速获取空间实体三维模型的采用三维扫描技术完成点云数据的采集后，，一般需要进行进行三维建模。弯管的检测结果呈现的是特征参数比较，管零件缺陷部位，最好的方法是根据弯管的特征参数重建计的 CAD 模型比较，达到可视化的效果。本文将三维扫的检测中，实现弯管的三维参数化建模与误差评价。业生产中，任何一个部件的生产制造都需要遵循相应的尺工首先是按照半径的尺寸要求加工一个圆柱形空心管，再
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH161

【参考文献】

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本文编号：2569606