脚型解剖学标志点自动标识方法

针对现有标志点提取方法的不足,提出一种自动标识人体脚型解剖学标志点的有效方法,该方法以包含解剖学标志点的三维数字脚型作为变形模板.通过主成分分析(Principle component analysis,PCA)和迭代最近点(Iterative closest point, ICP)算法使目标脚型与模板脚型在最小二乘意义上对齐与配准,找出目标脚型与模板脚型之间的初始对应点集.采用以均匀采样和基于曲率分布的采样相结合的方法在模板脚型上获取采样点集,以采样点集在目标脚型上的对应点为位置约束,采用基于离散拉普拉斯的网格变形方法,使模板脚型逼近目标脚型.通过迭代,使模板脚型在误差范围内逼近目标脚型,这时模板脚型上的点与目标脚型上的对应点建立了映射关系,模板脚型上的解剖学标志点在目标脚型上的对应点即可视为目标脚型上的解剖学标志点.试验结果表明,基于模板的脚型解剖学标志点标识方法,自动化程度高,适应性强,能够应用于脚型的三维形态差异分析和基于脚型的鞋楦个性化定制系统.     

人工骨个性化定制与激光快速成型

复杂曲面的人工骨个性化定制与激光快速成型一直是人工骨设计与制造的难点,针对此问题提出了一种由自然骨CT切片数据构建STL模型并采用激光快速成型的方法。首先对自然骨CT切片进行目标边缘提取,并采用八邻域跟踪算法获取自然骨的轮廓数据;然后,为满足激光快速成型对层片厚度的加工要求,建立相邻断层切片上的轮廓匹配点对,根据轮廓匹配点对,线性插值得到中间过渡轮廓数据,并采用三次样条曲线对自然骨轮廓进行拟合;最后采用最小对角线三角剖分法生成自然骨的STL模型,并通过激光快速成型机打印出人工骨。试验验证了方法的可行性与有效性。     

基于单目结构光的手型、脚型三维轮廓测量系统设计

随着人们生活水平的提高,定制化产品也逐渐实现大众化。产品的三维参数快速精确获取是定制化产品的前提。基于结构光三维测量技术,搭建了用于手型、脚型三维轮廓测量的光机结构平台,实现了视觉旋转装置与测量对象的运动轨迹分开,保证了系统可以对测量对象无接触、简便地采集图像信息。另外,结合逆相机系统标定技术、条纹编码技术、三频外差解相技术、点云配准技术等搭建软件分析平台,集合了相机投影仪控制及标定、图像采集、三维重建,点云处理等功能。通过该软件平台可以快速进行系统标定和对数据图采集和处理,获取测量对象的三维点云数据,得到手模的三维轮廓信息。最后,进行了相机和投影仪标定实验、基于手模的三维重构实验。相机和投影仪标定的重投影误差分别为0.04和0.1像素,标定结果较好。系统标定参数结合解相得到的相位可以对手模的三维重构,不同角度重构的点云进行配准融合,得到完整的手模点云,实现了手模三维参数的获取。通过系统验证了所提出方案的可行性以及有效性。本方案为手型和脚型的定制化数据获取提供有效的解决方案,有望用于相关产品的生产制造。     

基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面三维轮廓术

准确地获取实体的三维信息一直是精密测试，CAD／CAM，机器人导向等领域的重要课题，本文提出了一种新的基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面立体视觉测量方法，这种方法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题，外极约束将可能的侯选点限制于直线分布，引入粘性目标用以确定光栅条纹的级次，这种方法极大地减小图像匹配的运算量，同时减小了错误匹配的概率，实现表明，采用光栅投影主动视觉传感器能高效准确地测量自由曲面的三维轮廓。     

基于主成分分析的唇部轮廓建模

研究了基于主成分分析(PCA)的唇部轮廓建模方法。首先,对5 000个样本唇部轮廓进行标定并对标定的坐标数据进行Procrustes分析,使数据归一化。然后,通过PCA算法寻找形变模式,在保持形变范围内最大限度地降低数据维数并利用所得到的均值和特征向量构建唇部轮廓模型。最后,利用PCA得到的前16种模式所建立的模型对5 000个样本原始的唇部轮廓进行重构。实验结果显示:PCA得到的前4种模式分别描述了唇部角度、下唇、尺度以及唇角等的形变信息,其余模式描述了唇部更细致的形变,模型重构的唇部轮廓与相应样本原始唇部轮廓的每个特征点之间平均差异均不大于0.6个像素宽。结果表明所建唇部模型能满足特征定位精度要求。     

基于ADAMS的滚子从动件凸轮轮廓曲线设计

使用ADAMS软件反转法设计滚子从动件凸轮的轮廓曲线时,利用起始接触点生成curve作为轮廓曲线,误差较大且不合理。原因在于滚子与凸轮始终相切,在运动规律发生改变时,接触点位置不固定且存在多个。针对这一问题,文中将滚子轮廓离散化,求出离散区间范围并将离散区间均值化取marker点,利用多个接触点生成多条曲线并取交集运算,得到了较理想的凸轮轮廓曲线,提高了凸轮轮廓曲线的设计精度。文中探讨了离散点个数与设计精度的关系,得到结论:在离散化区间范围内,增加离散点个数可以提高凸轮设计的精度。文中的设计方法也可以用于从动件与凸轮始终相切的凸轮轮廓曲线设计中。     

基于兴趣取向模型的个性化定制研究

为使定制产品更加贴近客户真实的个性需求,并使系统具有对产品配置进行评估和辅助决策的功能,建立了一种基于产品性能的兴趣取向定制模型,引入了零件性能指数和产品性能矩阵对性能进行量化。使用层次分析法和矩阵理论,设计了求解与兴趣需求对应的工程配置集合的方法,并提出了穷举遍历、贡献度淘汰和需求相似3种系统的产品配置生成算法。以不同兴趣需求下两种自行车产品性能优劣对比分析为例,通过综合性能指数的计算验证了模型的正确性。     

基于UG的等高轮廓铣和曲面轮廓铣注意问题的探讨

等高轮廓铣和曲面轮廓铣是U G自动编程最常用的加工方法,对其相关参数设置和容易出现错误的问题进行了深度分析和探讨,以保证生成安全可靠的加工刀路。     

基于轮廓约束点的B样条曲面拟合算法

提出了一种面向截面测量数据的B样条曲面拟合算法。首先对原始数据点列进行降噪处理,然后遴选出曲率优势点,并将其作为初始的轮廓约束点,得到插值于约束点的初始曲线。再在需改善拟合精度的区域增加约束点,直至获得满足精度要求的B样条曲线。最后以约束点数目最多的曲线为准,在其余的曲线上增加差额数目的约束点,并进行平均弦长参数化,构造出B样条曲线簇,最终获得B样条拟合曲面。仿真实验结果表明,该方法可显著压缩曲面模型的控制顶点数目,具有较高的曲面重构效率。     

浅谈3D技术在个性化产品定制中的应用

定制个性化的产品已经越来越受到人们的关注与向往,个性化的产品的定制离不开先进的3D技术,在定制过程中,需要综合运用产品测绘、三维扫描、工业设计、3D建模、设计变更与优化、数据处理及转换等技术来把个性化的产品进行呈现,然后通过3D打印技术将产品模型数据打印出来,实现产品的个性化定制。     

基于Web个性化产品定制系统的研究

21世纪将是个性化产品的时代,为适应这种发展趋势,探索了个性化产品定制系统的概念与意义,提出了个性化产品定制系统的体系结构,指出了其关键技术,开发了水暖器材个性化定制的原型系统。     

基于方向梯度极值的手形轮廓跟踪算法

针对受自然光照影响的手形图像难以准确提取手形轮廓的问题,本文基于手形边界像素在垂直于边界方向上存在灰度突变的特性,提出了一种基于方向梯度极值的手形轮廓跟踪算法。该算法首先找到手形轮廓的起始点,然后按照一定的搜索方向和规则,在局部区域内计算候选点集中梯度极大值所在的点,并逐点跟踪极大值点,得到手形轮廓。将该方法在实验室自采图库及香港科技大学(HKUST)的手形图像库两个数据库中进行轮廓跟踪实验,结果显示,自采图库的跟踪准确率为100%,香港科技大学手形图像库的跟踪准确率为85.8%,该库中符合本文算法限制条件的图像的跟踪准确率为99.4%。实验结果表明,该方法能在灰度图像上直接跟踪出准确、连续、完整的手形轮廓,尤其适合于受光照不均影响的手形图像的边缘提取。     

基于感性工学和形状文法的智能手表造型设计研究

为满足消费者对产品体验个性化、多样化的需求,对智能手表提出基于感性工学和形状文法的产品造型设计方法.首先运用感性工学的方法获取消费者的情感诉求,之后对数据进行定量和定性分析,得出感性语义与设计要素之间的关联性,再应用形状文法对要素进行演变推理,最后对方案进行筛选.基于感性工学和形状文法的设计流程和设计方法对新产品造型的设计,具有针对性强、设计方向明确等特点,有助于实现产品的个性化定制和多样化生产.     

基于张力测量的板形检测技术

板形检测是板形控制系统的重要组成部分,本文介绍了板形检测仪的工作原理和目前国内外应用的板形检测技术,重点介绍了基于张力测量原理的板形检测,分析了在线板形检测仪对带钢板形控制的重要影响,并展望了张力计板形仪的发展方向。     

Inspection of weld shape based on the shape from shading

The weld bead shape is crucial for weld quality. Automatic inspection on the 3D shape of a weld bead is achieved by recording the image of the weld bead with an optical sensing method and then calculating the 3D shape parameters with a shape-from-shading technology based on a single image in the computer-vision domain. The paper first introduces a method of shape from shading based on a single image and puts forward its implementation. It then presents the improved measures of the original algorithm according to the defects of the computed results and finds accuracy compared with the former method by a synthetic image. Finally, the improved algorithm is applied to the surface height reconstruction of weld bead successfully .     

基于激光扫描的足部三维测量仪设计

个性化鞋楦设计是社会发展的必然趋势,足部测量仪的研制成为了一个重要课题.提出了个性化足部扫描测量仪的设计方法,介绍了仪器的测量原理以及标定方法,设计出控制系统、光学系统、移动平台和图像采集模块来实现快速足部扫描.经过自行开发的软件控制系统执行图像提取与数据分析,即可在短时间内重建出所测量的足部轮廓.最后,对足部进行了实际扫描,该过程可在10s之内完成,测量误差小于0.5%.得到了很好的结果,满足工业设计的要求.     

基于Kriging代理模型的结构形状优化方法

任何机械零件都是由结构尺寸和形状构成.通过常规设计手段,一般确定零件的整体结构尺寸,但大量局部的尺寸决定了零件形状.而零件的失效往往与零件形状是否合理密切相关.形状优化技术一般以有限元技术为基础,通过边界的迭代过程获得形状优化.文中结合试验设计技术和近似代理技术,利用少量样本点建立高精度分析模型,代替原有零件模型,在代理模型上寻找符合约束条件的结构参数,从而获得零件的形状优化.首先阐述了该优化方法的设计思想和理论基础,最后以六角钢盘的结构优化为例说明了该方法的具体应用过程.     

基于特征模型的形状误差估计新方法

本文提出一种基于形状误差特征模型的新的形状误差估计理论和方法。该方法的基本思想是：首先建立待测轮廓的形状误差模型；然后通过对模型的合理性进行检验，来检验测量采样策略的合理性；最后依据所建立的模型进行形状误差估计以及不确定度定量分析。本文以圆度误差估计为例，通过蒙特卡罗仿真以及对实际工件的测量和数据处理详细论述了形状误差估计的数据处理过程。估计结果表明，本文提出的基于特征模型的形状误差估计方法在准确度和不确定度等指标上优于目前普遍采用的最小二乘估计方法。     

形状记忆合金丝的性能测试与控制系统研究

描述了SMA的一些典型特性及采用的SMA本构模型;对SMA测试方案、SMA测试平台的机械与控制系统进行了详细的分析;最后给出了SMA数据采集与控制系统的总体方案。与传统SMA测试仪相比,该平台具有成本低,结构简单,精度高,可控制等优点。该测试与控制平台为更好地监测和控制SMA的驱动行为、设计SMA驱动元件提供重要参考依据。