本文選題：預(yù)處理 + 相機標(biāo)定�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展迅速的背景下,工程機械得到了廣泛的應(yīng)用。其中,占比30%的便是液壓挖掘機。然而,我國液壓挖掘機研發(fā)基礎(chǔ)還相對薄弱,主要動力部件依賴進口,部分核心技術(shù)開發(fā)“受制于人”。為自主研發(fā)出性能更優(yōu)的液壓挖掘機,我國各大挖掘機廠商投入了大量研究�？墒�,若對液壓挖掘機的設(shè)計與優(yōu)化全部采用實車試驗的方式,可能會造成研發(fā)周期長、成本高和效率低等問題�；谝簤杭虞d實驗臺搭建的挖掘機動態(tài)模擬試驗系統(tǒng)可承擔(dān)部分實車試驗的工作,將部分研發(fā)工作引入到實驗室內(nèi)進行,減少實車試驗的風(fēng)險與成本,并避免實車試驗的部分局限性,有效提高研發(fā)的效率,縮短研發(fā)周期。本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到液壓挖掘機的研發(fā)實踐中,開發(fā)了基于“虛實融合”的挖掘機作業(yè)過程的動態(tài)模擬系統(tǒng)。其中的“虛實融合”主要包括虛擬場景與真實現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的融合;操作者面向虛擬環(huán)境完成挖掘作業(yè)循環(huán)時,先導(dǎo)手柄的操縱與工作裝置各油缸壓力數(shù)據(jù)同步播放的融合。為保證能夠真實復(fù)現(xiàn)挖掘機的作業(yè)過程,論文在采集挖掘機現(xiàn)場作業(yè)時動臂大腔和小腔、斗桿大腔和小腔、鏟斗大腔和小腔、液壓泵及各先導(dǎo)閥等的壓力數(shù)據(jù)的同時,基于RGBD傳感器,通過點云的獲取、下采樣、濾波、配準(zhǔn)拼接以及三維重構(gòu),完成了基于挖掘機實際作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的三維重建。同時,為了保證模擬系統(tǒng)中挖掘機現(xiàn)場實測壓力數(shù)據(jù)的正常加載,論文采用對各項壓力數(shù)據(jù)的特征進行分析的方法,將挖掘機的作業(yè)過程分為下放、挖掘土壤、提升鏟斗及回轉(zhuǎn)、卸載土壤和返回五個階段,通過虛擬環(huán)境中挖掘機的運動信息提示,實現(xiàn)了先導(dǎo)操縱與工作載荷播放的匹配。論文主要完成以下工作:1.采用RGBD傳感器Kinect 2.0對液壓挖掘機實車作業(yè)時的三維場景信息進行采集,并以點云數(shù)據(jù)格式進行存儲。設(shè)計了三面標(biāo)定靶標(biāo),對Kinect相機進行了外標(biāo)定處理;2.針對Kinect獲取的點云數(shù)據(jù)存在冗余及噪聲信息,采用體素網(wǎng)格濾波器對點云進行下采樣,并利用平均距離法以及近鄰傳播法對點云中存在的離群點及離群點簇分別進行濾波處理。另外,采用改進的雙邊濾波算法對混在真實點云中的噪點進行“保邊去噪”處理;3.通過曲率、歐氏距離以及夾角特征等約束選取基于多視角的多幅點云的初始配準(zhǔn)匹配點對,采用四元素法對其進行求解,完成了點云的初始配準(zhǔn)。通過修改ICP算法中最近點的求取方式,定義兩個點云之間的距離,并對其設(shè)定相應(yīng)的閾值,改進了傳統(tǒng)的ICP算法,完成了基于多視角的點云的精確配準(zhǔn)拼接;4.對基于傳統(tǒng)的逐點插入法進行Delaunay三角剖分的曲面重建算法中比較耗時的點定位問題及非Delaunay三角形的確定問題提出了優(yōu)化的解決方案,對拼接完成的點云進行曲面重建,完成了基于液壓挖掘機真實作業(yè)環(huán)境的虛擬場景建模;5.通過對由挖掘機實車作業(yè)實驗采集到的各壓力信號數(shù)據(jù)的特征進行分析,反向判別了挖掘機作業(yè)的各個階段,分析并得出了挖掘機作業(yè)的先導(dǎo)控制時序圖;建立了挖掘機工作裝置的運動學(xué)模型,并基于粒子系統(tǒng)對虛擬場景中作業(yè)區(qū)域的地面進行了物理建模,實現(xiàn)了虛擬場景中挖方和倒土的真實效果;最后,通過在虛擬場景中設(shè)置直觀的操縱提示,操作手在試驗臺操縱先導(dǎo)手柄成功完成了挖掘機工作裝置一個作業(yè)循環(huán)的壓力加載。
[Abstract]:A dynamic simulation system based on " virtual reality fusion " is developed in this paper . By modifying the nearest point in the ICP algorithm , the distance between two point clouds is defined , and the corresponding threshold value is set , and the virtual scene modeling based on the real working environment of the hydraulic excavator is completed .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU621;TP391.9

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本文編號：1906079