本文關(guān)鍵詞：基于點云的零件模型在毛坯中的定位

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【摘要】：隨著制造業(yè)的逐步發(fā)展，對于不同工件加工的柔性度不斷增強，故對毛坯定位的要求不斷提高。本文針對基于點云的零件模型在毛坯的定位相關(guān)技術(shù)的研究，具有重要的理論意義和研究價值。 首先，分析了基于零件的毛坯定位的現(xiàn)狀，以及在對定位的相關(guān)算法做了概述。將定位劃分為初始定位和精確定位兩步。定位是通過迭代算法找到最優(yōu)的變換矩陣，然后對其做相應(yīng)的變換，完成配準(zhǔn)。 其次，研究了基于零件模型的毛坯初始定位，采用了兩種方法完成初始定位。方法一，通過基于遺傳算法，計算點云的最小投影面積所對應(yīng)的角度為最佳旋轉(zhuǎn)角度，以及兩片點云的距離尋找到最佳平移量，通過平移和旋轉(zhuǎn)完成初始定位。方法二，通過基于主成分分析法來完成初始定位。通過兩片點云協(xié)方差矩陣的特征值和對應(yīng)的特征向量排序，對齊較大兩個的特征值對應(yīng)的特征向量，最后通過手動旋轉(zhuǎn)毛坯完成初始定位。 第三，通過拋物面擬合和平面擬合得到毛坯柵格中心點云的法矢；通過創(chuàng)建柵格及擴展柵格、生長法尋找外部柵格、構(gòu)建ANNKd-tree、近鄰搜索找到零件點云的最近點并且計算法矢和有向距離；其余的零件點云的法矢通過Shepard插值得到。調(diào)整法矢的方向，使其指向外向。 第四，通過第三步的準(zhǔn)備，首先單純的利用遺傳算法來給毛坯零件的精確定位。其次，用基于壓力模型對毛坯進行精確定位，，采用進退法和黃金分割法尋找最佳變換矩陣來實現(xiàn)毛坯點云對零件點云的完全包裹，然后在基于遺傳算法零件點云與毛坯模型的最小距離最大化完成精確定位。 最后，在Visual C++2003的工作平臺對毛坯的定位的面向?qū)ο髮崿F(xiàn)。以推子和葉片為例，實現(xiàn)其毛坯在零件模型中的定位，驗證了算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：定位 遺傳算法 主成分分析法 法矢 壓力模型
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH16;TP18
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 空間數(shù)據(jù)點云配準(zhǔn)的綜述9-14
• 1.2.1 基于物理模型的配準(zhǔn)方法9
• 1.2.2 基本的ICP算法9-13
• 1.2.3 基于特征配準(zhǔn)算法13-14
• 1.2.4 多分辨率配準(zhǔn)算法14
• 1.2.5 變尺度配準(zhǔn)算法14
• 1.3 研究的目的以及主要內(nèi)容14-16
• 2 初定位16-32
• 2.1 基礎(chǔ)知識16-17
• 2.2 基于幾何特征的粗配準(zhǔn)17-27
• 2.2.1 算法概述17
• 2.2.2 空間數(shù)據(jù)點云的平移17-18
• 2.2.3 空間數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)角度尋優(yōu)18-26
• 2.2.4 方向?qū)?yōu)和排序26-27
• 2.2.5 粗配準(zhǔn)的實現(xiàn)27
• 2.3 基于主成分分析法的粗配準(zhǔn)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 算法的實現(xiàn)30-32
• 3 法矢估計和有向距離的定義32-46
• 3.1 柵格的創(chuàng)建32-34
• 3.1.1 柵格尺寸估計32
• 3.1.2 柵格的創(chuàng)建32-33
• 3.1.3 創(chuàng)建擴展柵格33-34
• 3.2 法矢估計34-40
• 3.2.1 得到數(shù)據(jù)點云鄰域34
• 3.2.2 計算點云柵格中心點的法矢34-37
• 3.2.3 生長法計算外部柵格中心點37-38
• 3.2.4 其余點的法矢計算38-40
• 3.3 有向距離40-46
• 3.3.1 Kd-tree構(gòu)建40-43
• 3.3.2 Kd-tree的近鄰搜索43-45
• 3.3.3 時間復(fù)雜度分析45-46
• 4 精確定位46-56
• 4.1 基于遺傳算法的精確配準(zhǔn)46-48
• 4.1.1 評價函數(shù)46-48
• 4.1.2 生成子種群函數(shù)48
• 4.2 基于力學(xué)模型的精確配準(zhǔn)48-56
• 4.2.1 定義初始變量49
• 4.2.2 基于進退法和黃金分割法尋找最佳變換矩陣49-56
• 5 配準(zhǔn)的實例及誤差分析56-66
• 5.1 配準(zhǔn)的實例56-64
• 5.1.1 推子的配準(zhǔn)56-61
• 5.1.2 葉片的配準(zhǔn)61-64
• 5.2 結(jié)果分析64-66
• 6 結(jié)論與展望66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-74
• 附錄74
• A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況74
• B 作者在攻讀學(xué)位期間參加的項目74

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳衛(wèi)東,劉德仿;點云擬合中的特征識別技術(shù)研究[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2003年12期

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9 于U

本文編號：1119253