基于点云的零件模型在毛坯中的定位

发布时间：2017-10-30 20:49

  本文关键词：基于点云的零件模型在毛坯中的定位

  更多相关文章： 定位 遗传算法 主成分分析法 法矢 压力模型

【摘要】：随着制造业的逐步发展，对于不同工件加工的柔性度不断增强，故对毛坯定位的要求不断提高。本文针对基于点云的零件模型在毛坯的定位相关技术的研究，具有重要的理论意义和研究价值。 首先，分析了基于零件的毛坯定位的现状，以及在对定位的相关算法做了概述。将定位划分为初始定位和精确定位两步。定位是通过迭代算法找到最优的变换矩阵，然后对其做相应的变换，完成配准。 其次，研究了基于零件模型的毛坯初始定位，采用了两种方法完成初始定位。方法一，通过基于遗传算法，计算点云的最小投影面积所对应的角度为最佳旋转角度，以及两片点云的距离寻找到最佳平移量，通过平移和旋转完成初始定位。方法二，通过基于主成分分析法来完成初始定位。通过两片点云协方差矩阵的特征值和对应的特征向量排序，对齐较大两个的特征值对应的特征向量，最后通过手动旋转毛坯完成初始定位。 第三，通过抛物面拟合和平面拟合得到毛坯栅格中心点云的法矢；通过创建栅格及扩展栅格、生长法寻找外部栅格、构建ANNKd-tree、近邻搜索找到零件点云的最近点并且计算法矢和有向距离；其余的零件点云的法矢通过Shepard插值得到。调整法矢的方向，使其指向外向。 第四，通过第三步的准备，首先单纯的利用遗传算法来给毛坯零件的精确定位。其次，用基于压力模型对毛坯进行精确定位，，采用进退法和黄金分割法寻找最佳变换矩阵来实现毛坯点云对零件点云的完全包裹，然后在基于遗传算法零件点云与毛坯模型的最小距离最大化完成精确定位。 最后，在Visual C++2003的工作平台对毛坯的定位的面向对象实现。以推子和叶片为例，实现其毛坯在零件模型中的定位，验证了算法的有效性。
【关键词】：定位 遗传算法 主成分分析法 法矢 压力模型
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH16;TP18
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 空间数据点云配准的综述9-14
• 1.2.1 基于物理模型的配准方法9
• 1.2.2 基本的ICP算法9-13
• 1.2.3 基于特征配准算法13-14
• 1.2.4 多分辨率配准算法14
• 1.2.5 变尺度配准算法14
• 1.3 研究的目的以及主要内容14-16
• 2 初定位16-32
• 2.1 基础知识16-17
• 2.2 基于几何特征的粗配准17-27
• 2.2.1 算法概述17
• 2.2.2 空间数据点云的平移17-18
• 2.2.3 空间数据的旋转角度寻优18-26
• 2.2.4 方向寻优和排序26-27
• 2.2.5 粗配准的实现27
• 2.3 基于主成分分析法的粗配准27-32
• 2.3.1 算法概述27-28
• 2.3.2 主成分分析法(PCA)28-30
• 2.3.3 算法的实现30-32
• 3 法矢估计和有向距离的定义32-46
• 3.1 栅格的创建32-34
• 3.1.1 栅格尺寸估计32
• 3.1.2 栅格的创建32-33
• 3.1.3 创建扩展栅格33-34
• 3.2 法矢估计34-40
• 3.2.1 得到数据点云邻域34
• 3.2.2 计算点云栅格中心点的法矢34-37
• 3.2.3 生长法计算外部栅格中心点37-38
• 3.2.4 其余点的法矢计算38-40
• 3.3 有向距离40-46
• 3.3.1 Kd-tree构建40-43
• 3.3.2 Kd-tree的近邻搜索43-45
• 3.3.3 时间复杂度分析45-46
• 4 精确定位46-56
• 4.1 基于遗传算法的精确配准46-48
• 4.1.1 评价函数46-48
• 4.1.2 生成子种群函数48
• 4.2 基于力学模型的精确配准48-56
• 4.2.1 定义初始变量49
• 4.2.2 基于进退法和黄金分割法寻找最佳变换矩阵49-56
• 5 配准的实例及误差分析56-66
• 5.1 配准的实例56-64
• 5.1.1 推子的配准56-61
• 5.1.2 叶片的配准61-64
• 5.2 结果分析64-66
• 6 结论与展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A 作者在攻读学位期间发表论文情况74
• B 作者在攻读学位期间参加的项目74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴卫东,刘德仿;点云拟合中的特征识别技术研究[J];组合机床与自动化加工技术;2003年12期

2 张学昌,李继光;基于CAD模型引导的复杂曲面与测量点云配准[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2005年02期

3 谢叻,魏安顺,周印;基于激光测量点云数据的五坐标加工刀轨生成[J];上海交通大学学报;2004年08期

4 周士侃,娄臻亮,刘冰张,文君上;反向工程中的光栅扫描技术[J];工具技术;2004年10期

5 黄国珍,卢章平;面向逆向工程的点云数据精简方法[J];机械设计与研究;2005年03期

6 蔡清华,刘伟军,郑鹏,李文龙,金嘉琦;基于Surfacer的点云数据的预处理研究[J];机械设计与制造;2003年04期

7 梁飞华,邓宇,刘好,邢镇容;UGNX2.0环境下工业产品的逆向工程设计[J];茂名学院学报;2005年01期

8 黄立宏;;反求工程技术在机械制造领域的几何建模应用[J];科技传播;2010年12期

9 于U

本文编号：1119253