基于智能传感器的工件抓取系统研究

自动化生产线产品检测时,为快速获取产品的三维位姿参数,提出一种基于智能传感器的单目视觉工件位姿获取方法。通过HALCON软件中3D表面匹配算法,对机器人和智能传感器系统进行标定,运动平台带工件作平移运动,智能传感器扫描测量,获取工件的轮廓点云数据,利用软件完成物体的三维点云信息处理和模型的三维重构,确定工件位姿。试验结果表明,该方法可以快速测量,数据可用于机器人抓取。     

快速成型中的三维数据准备

快速成型中的三维数据包括物体的三维CAD模型、通过三维数字化测量仪器测得的物体表面的三维数据点云、STL件及三维模型的切片，通过概念设计和反求工程中的三维扫描可以建立物体的三维CAD模型，并着重讨论了工件表面点三维数据的获取方法及数据点云的处理，STL件的格式、精度、分割与拼接。     

校园典型建筑物点云数据三维建模方法

随着数字化测量的发展,三维激光扫描仪能够快速地以多角度、高效、高精度方式获取物体的表面三维数据,可以用于校园典型建筑物的三维建模。以云南师范大学呈贡校区内的国立西南联合大学纪念碑和国立昆明师范学院纪念柱为典型建筑物三维建模对象,首先采用徕卡P40三维激光扫描仪采集它的三维点云信息,然后利用Cyclone软件对多站式点云数据进行拼接、统一化和去燥,将处理后的点云数据导入GeomagicStudio软件,对其进行封装、孔洞填充、平滑等相关处理,构建其三维模型并对模型进行纹理映射,最终完成校园典型建筑物点云数据的三维模型构建。该三维建模流程方法对校园典型建筑物的三维建模可取得较好的效果。     

结构光图像三维工业测量实验教学设备开发

精密三维工业测量技术在现代工业生产中具有巨大的应用需求。设计开发了一种结构光图像三维工业测量实验教学设备,应用于数字图像处理相关的实验教学中,提升学生对于三维图像处理的认知理解和动手实践能力。设备在相机标定、畸变校正、图像匹配、三角测量和点云处理等方面都设计了相应的模块,可以与理论内容相呼应,具有扫描和重建数字化三维模型的功能,操作流程清晰,具有良好的推广示范作用。     

物体表面不同角度采集的三维图像配准的一种新算法

提出了一种能有效实现物体表面三维图像数据配准的算法.该算法利用了三维数据采集时的三维点的阵列信息,这些三维点的阵列信息在采集原始三维数据时可以很容易获得,同时,还利用了三维数据矢量/顶点相似特征作为数据匹配的基础.采用迭代最小均方误差算法来自适应优化变换矩阵参数.这些方法可以有效地提高三维图像配准的性能,加快匹配过程的运算速度.实验结果表明该算法可以获得较好的配准后三维图像的主观效果.尽管该方法主要针对人头模型,但经过少许修改后即可适用于其他物体.     

逆向工程三维点云数据后处理与模型的重建

逆向工程中获得的测量数据一般比较大,后处理部分的主要任务在于如何通过离散的三维点云数据来建立实用化的CAD模型,本文详细介绍了三维点云数据后处理流程以及CAD模型的重建过程。     

利用神经网络的零件在线测量与精度分析

提出了利用神经网络的零件在线测量的方法，该方法克服了常规接触式测量难以实现在线测量的缺点，利用对零件所拍摄的立体象对，对其进行必要的处理和分析后，提取其三维信息，从而计算出零件表面点的三维坐标．在处理过程中，充分利用神经网络的学习、记忆和并行处理的能力，以满足在线测量的连续、快速测量的要求，实际应用表明，本文所提出的方法完全能满足自动化生产中零件在线测量的要求，对具有复杂曲面的零件的测量尤其具有重要价值     

光学三维测量实验系统的设计与开发

光学三维测量技术是一种非接触式的三维数字化技术,已经广泛应用于工业领域。为了开拓学生视野,培养学生的研究能力,该文研制了基于面结构光的光学三维测量实验仪,开发了相关的系列研究型实验,简要介绍了基于光栅投射的光学三维测量原理,详细介绍了光学三维测量实验系统的软、硬件的设计与开发。     

基于激光三角法的三维轮廓测量系统研制

为了改善光电子技术、数字图像处理等3D打印相关技术课程的实践教学效果,设计了基于激光三角法的三维轮廓测量系统。采用单片机作为主控制器,步进电机驱动旋转靶台使待测物体做360°旋转,工业相机采集线激光器照射到被测物体的反射光,对图像进行二值化和滤波预处理、极值法提取激光线中心、点云坐标计算等处理后获取被测物体三维轮廓信息。实验结果表明,该系统能够准确获取被测物体三维轮廓,测量误差小于±0.5mm。     

基于Hessian矩阵的多结构光条纹中心快速提取方法

使用结构光方法对物体进行三维检测时,需要对图像中结构光条纹中心快速、准确提取。为提高检测速度,可向待测物体同时投射多结构光条。为实现多结构光条纹识别和亚像素中心快速提取,本文提出一种基于Hessian的多结构光条纹亚像素中心提取方法。该方法首先对多结构光条纹进行识别,根据识别的结构光条纹计算各条纹上的极值点,最后在极值点像素位置附近区域确定结构光条纹的亚像素中心。实验表明,该方法减小了Hessian矩阵算法的运算量,提高了结构光亚像素中心提取速度,能满足多结构光条纹识别和亚像素中心快速提取的需要。     

动态过程三维面形测量的频闪结构光照明系统设计

在动态过程三维面形测量中,将频闪效应与三维面形测量技术相结合,提出了一种采用短脉冲频闪光投影结构光场到动态过程表面的频闪结构光照明系统,完成了该频闪结构光照明系统的核心部件——频闪同步控制单元的设计,建立一个将物体运动、频闪结构光照明和图像采集系统三者之间严格同步工作机理,为动态过程的面形变化研究提供了一个理想使用的照明系统。     

基于散乱点云数据的三维精细建模

离散点云数据缺乏空间的拓扑结构,不能清晰表达目标物体表面的形态特征,采用Geomagic软件直接对散乱的点云数据进行建模时容易导致拓扑关系混乱,且建立的模型不准确.因此,采用数据格式转换的方法进行模型构建,首先构建空间三角网,建立空间点之间的拓扑关系,将离散点的"txt"格式文件转换为"obj"格式的文件,然后在Geomagic软件中进行三维建模,通过与原始模型进行比较,新方法建立的模型能表达物体表面的特征.     

基于数字化逆向建模的3D打印实验教学

提出了先进制造技术领域的逆向工程与新兴3D打印技术相结合的实验课程,给出了实施方案。实验内容包括了用手持式激光扫描仪对物体表面进行扫描,获取点云数据,然后将点云数据导入数字化逆向建模软件Geomagic Design Direct中进行处理,完成物体CAD实体模型重建,最后将模型导入CubeX 3D打印机中进行打印,实现快速制造。该实验内容体现了先进制造技术领域的最新发展趋势,在现代工业中有广泛的应用前景;实验教学的实施顺应了产业界对人才培养的最新需求,对于促进学生在现代产品设计与制造技术等方面的应用和创新能力具有积极的作用。     

基于结构光的文物三维重建

应用三维扫描技术进行文物的三维重建在文物数字化保存、研究等领域具有广阔的应用前景.当前存在许多通用的三维重建技术,如机械式、激光测量等等,在工业、医疗等领域中有着比较好的应用效果.但是,这些通用的重建技术在一些特殊领域却受到很多的限制,考虑到文物的一些特性以及一些特殊要求,急需一种针对文物数字化的三维重建系统.本文实现了一个三维重建原型系统,采用投影编码结构光以及散乱点三维重构等技术,恢复扫描物体的三维结构与纹理信息.使用该三维扫描仪对金沙玉凿以及良渚文物黑陶鼎和玉琮等典型文物进行扫描可以获得精度较高的三维模型.     

基于激光雷达的移动机器人三维建图与定位

针对室外环境建图与定位缺乏有效的回环检测导致累计漂移误差以及点云地图形式不够紧凑,提出基于Livox(览沃)激光雷达采集数据模块,使用三维点云片段匹配方法消除室外建图出现的误差。首先,对激光雷达采集的三维点云数据进行采样和体素滤波完成数据预处理?然后,使loam(lidarodometryandmappinginreal-time)算法作为前端,采用ICP算法实现快速有效的帧间匹配?最后,结合三维点云片段匹配与GSTAM优化位姿累计误差获得全局一致的的轨迹,并将点云地图优化成为立体占用地图输出。通过将点云片段匹配方法作为回环检测在实际室外环境进行三维激光建图实验证明,该方法能够解决实际室外环境建图中存在的建图不精准的问题。     

基于光栅相位法的物体三维形貌测量技术

利用光栅相位法可以实现物体三维形貌的测量。首先,使用投影机将计算机编程生成的正弦光栅图投影到物体表面,并采集获得4幅变形的正弦光栅图;再根据相位和高度的关系结合四步相移算法解出物体三维形貌。由实验结果可知,光栅相位法在测量物体三维形貌时具有较高的精度,并能实现非接触式测量。     

二维几何特征的机器视觉高精度自动测量(英文)

为了对零件上二维几何特征进行高精度自动测量,建立了机器视觉协同测量系统.介绍了系统的硬件组成、功能结构及工作原理,建立了特征图像坐标与测量空间坐标之间的映射关系,提出了小视场图像测量路径的规划方法.在被测目标全景图像信息的协同下,自动采集具有高物面分辨率的小视场序列图像,自动构造辅助测量特征并提取被测特征的参数.应用该系统测量100mm的孔距,结果表明:相对误差的绝对值不超过0.03%;当小视场图像的物面分辨力是大视场图像的16倍时,小视场图像的测量精度比大视场图像平均提高14倍.故该系统适用于对大尺寸零件上分布的二维复杂几何特征进行高精度自动测量.     

基于三维点云的轮对踏面轮廓动态测量教学实验设计

通过MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取轨道车辆轮对踏面轮廓影像信息,再将物体表面轮廓位置转化为三维点云数据,并对数据进行降噪和特征提取,然后对踏面轮廓进行三维重建。文章结合轮对踏面动态测量实验,对轮对低速转动过程中的踏面轮廓进行了扫描。数据处理结果表明,基于MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取的三维扫描点云数据及相关数据处理,可以动态测量轮对转动过程中的踏面轮廓;MV-DP090-02B激光轮廓传感器能够满足实验室的测量需求,操作简便,是“轨道交通车辆机械检修”课程实验中轮对踏面轮廓获取的一种新方法。     

应用Geomagic实现鞋楦的NURBS重构

针对鞋楦建模的特点，阐述了应用Geomaglc反求鞋楦时的NURBS重构技术。文章根据鞋楦的结构特点，介绍了应用激光扫描仪获得的鞋楦点云的预处理方法，包括坏点去除、消噪，以及点云数据的筛减和排序技术；阐述了鞋楦自由曲面反求过程中产品点数据的处理方法，包括点数据的网格化、边界处理与特征曲线提取、曲面质量评估等。     

基于SSD的仓储物体检测算法研究

随着信息技术和计算机视觉技术的发展,仓储管理自动化和智能化成为趋势,对仓储物体进行准确检测变得尤为重要。针对仓储环境下的物体检测应用场景,提出一种基于SSD的仓储物体检测算法,实现对仓储环境下的物体智能检测。首先采用VGG16网络进行图像特征提取,然后在仓储物体数据集上进行模型训练,最后通过优化模型参数将训练好的模型应用于仓储物体检测。在创建的仓储物体数据集上训练SSD300和SSD500两种模型,获得的仓储物体检测准确率（mAP）分别为91.83%和94.32%,表明该算法基本实现了仓储物体的准确检测。