由于激光加工非接觸、高能量、高精度與可控性等優(yōu)點(diǎn),其已成為表面加工的主要方式之一。在過往的研究中,研究方向主要針對于二維平面的表面加工,針對于三維表面的高速度與精度的加工方式并不常見,市場上尚未有成熟的整體解決方案。本文旨在針對該領(lǐng)域進(jìn)行整體的系統(tǒng)開發(fā)研究。首先,根據(jù)基于動(dòng)態(tài)聚焦的三維振鏡和五軸工作臺,搭建出了整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件平臺。并從實(shí)驗(yàn)中測量得出光路真實(shí)世界坐標(biāo)與硬件系統(tǒng)坐標(biāo)的關(guān)系,進(jìn)一步計(jì)算測量得到軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)之間的坐標(biāo)映射。其次,根據(jù)工業(yè)中通用的幾種三維模型的特點(diǎn),對模型進(jìn)行了解構(gòu)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重建,并對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化以加快計(jì)算速度。同時(shí)在軟件中設(shè)計(jì)了三維視窗,提出了模型分割、拾取與網(wǎng)格化顯示等算法。第三,在已分割的重建后三維模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)黎曼幾何中共形幾何的定義與計(jì)算方法,深入研究了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的紋理貼圖方式,提出了將三維模型最小失真平面化的優(yōu)化最小二乘共形參數(shù)化（Optimizing Least Squared Conformal Parametrization,OLSCP）算法與將局部區(qū)域內(nèi)失真度降到最低的區(qū)域優(yōu)先多重參數(shù)化（Multi-Field Prior... 

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義
2 三維激光表面加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 硬件系統(tǒng)組成
    2.2 光學(xué)技術(shù)原理與光路調(diào)節(jié)
    2.3 軟件系統(tǒng)的主要功能模塊
    2.4 計(jì)算機(jī)三維坐標(biāo)與真實(shí)世界坐標(biāo)匹配與校正
    2.5 本章小結(jié)
3 三維模型結(jié)構(gòu)及模型處理
    3.1 工業(yè)中常用的三維模型格式解析
    3.2 拓?fù)溥壿嫿Y(jié)構(gòu)重建與優(yōu)化
    3.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建與搜索
    3.4 三維工作區(qū)構(gòu)建與選擇算法
    3.5 本章小結(jié)
4 用于精確映射模型的參數(shù)化算法
    4.1 參數(shù)化與共形幾何
    4.2 最小二乘共形參數(shù)化的數(shù)學(xué)表示
    4.3 推廣OLSCP到分區(qū)優(yōu)先參數(shù)化
    4.4 網(wǎng)格與模型的雙向映射與插補(bǔ)
    4.5 本章小結(jié)
5 成品展示與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.1 系統(tǒng)成品
    5.2 現(xiàn)有方式與OLSCP方式參數(shù)化效果對比：
    5.3 OLSCP與MF-P在不同區(qū)域加工效果對比
    5.4 誤差分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于統(tǒng)一場追跡理論的激光掃描系統(tǒng)公差分析[J]. 高慧敏,房豐洲,張效棟,李楠.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(12)
[2]同步掃描水下激光成像的角分辨率極限[J]. 何大華,李亞鵬.  激光與紅外. 2017(11)
[3]擴(kuò)束鏡鏡間距和傾斜度對激光聚焦特性的影響[J]. 楊亮亮,張珞,朱海紅,殷杰,柯林達(dá),曾曉雁.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(04)
[4]激光大尺度3維動(dòng)態(tài)聚焦掃描加工系統(tǒng)研究[J]. 李東華,鄧?yán)诿?段軍,曾曉雁,游欣易.  激光技術(shù). 2016(04)
[5]五軸數(shù)控系統(tǒng)的三維曲面激光加工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 陳良輝,趙盛宇,周泳全,周逸.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2015(07)
[6]3DS與OBJ格式的三維模型文件在OpenGL中的輸入與處理[J]. 汪永剛.  電子世界. 2013(06)
[7]基于三維動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)的激光打標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 林盛鑫,黃丁香,鐘惠球,李儀.  東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2011(03)
[8]STL模型的分層鄰接排序快速切片算法[J]. 王素,劉恒,朱心雄.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2011(04)
[9]空間自由曲面激光標(biāo)刻技術(shù)研究[J]. 許寶忠,劉鐵根,王萌,李梅,張國順.  中國激光. 2010(08)
[10]國內(nèi)大功率半導(dǎo)體激光器研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 馬驍宇,王俊,劉素平.  紅外與激光工程. 2008(02)

碩士論文
[1]2維流形STL曲面網(wǎng)格的重建算法研究[D]. 陳瑤.湘潭大學(xué) 2017
[2]基于紋理映射的自由曲面上三維激光打標(biāo)方法[D]. 郭驕陽.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)的曲面高效激光標(biāo)刻系統(tǒng)研究[D]. 梅鵬.華中科技大學(xué) 2016
[4]三維柔性激光打標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘇榮偉.大連理工大學(xué) 2014
[5]激光偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)動(dòng)態(tài)聚焦模塊的研究[D]. 沈可余.復(fù)旦大學(xué) 2011



本文編號：3697712