复合材料狭长箱体打磨信息自动生成模块的研制与应用

论文摘要

近年来,三维激光扫描测量技术的出现对于自动化制造的实现提供了重要的技术保障。传统的复合材料狭长箱体环筋加工采用人工打磨的方法,不仅效率低,精度难以保证而且粉尘大,严重影响操作人员的身体健康。为了实现复合材料狭长箱体的自动化打磨和装配,提高生产效率,必须实现箱体的自动化测量,用三维激光扫描仪获取箱体的点云数据。本文对所获取的复合材料狭长箱体点云数据模型的预处理、特征识别、特征尺寸提取及纵环筋匹配优化算法进行了深入的研究,并在理论算法的研究基础之上,开发了环筋打磨信息自动生成系统。论文的主要研究工作与成果包括:（1）针对复合材料狭长箱体结构复杂,导致点云模型特征提取困难的问题,本文对传统点云特征提取方法的不足之处进行了分析,提出了一种基于法向量和排序欧式聚类（Normal Vector and Sorted Euclidean Clustering,NV-SEC）的复合材料狭长箱体环筋匹配部分快速提取方法。该方法可以快速地提取得到箱体环筋的匹配部分,为后续纵环筋的自动匹配奠定了基础。（2）本文在对环筋宽度及位置信息提取的基础上,提出了一种基于枚举的余量优化算法。该算法可以准确地得到环筋与纵筋的最佳装配位置,即环筋最优的打磨余量,从而得到环筋打磨后的特征尺寸,实现复合材料狭长箱体打磨前后特征信息获取的目的。（3）本文利用VS2013与QT集成开发环境,设计和开发了基于狭长箱体测量数据的环筋打磨信息自动生成系统,并开展了实例测试与分析,验证了所开发相关模块的实用性和有效性。目前,以上研究已应用于复合材料狭长箱体打磨信息的自动生成系统中,并通过企业的实验测试,可以用于复合材料狭长箱体的自动化制造。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 课题来源及研究背景与意义

1.2 国内外相关研究及其应用现状分析

1.2.1 点云数据预处理技术

1.2.2 点云法向量提取技术

1.2.3 点云分割技术

1.2.4 优化算法

1.3 箱体打磨信息自动生成存在的难点

1.4 论文的主要研究内容

1.5 论文的章节安排

第二章复合材料狭长箱体点云数据的预处理

2.1 引言

2.2 PCL点云库

2.3 复合材料狭长箱体点云数据精简与去噪

2.3.1 测量数据分析

2.3.2 基于体素网格的点云模型精简

2.3.3 基于统计滤波的点云模型去噪

2.4 点云数据预处理结果分析

2.5 本章小结

第三章复合材料狭长箱体点云模型的环筋特征提取

3.1 引言

3.2 点云拓扑空间的建立

3.3 环筋工艺特征提取

3.3.1 基于平面拟合的点云法向量估算

3.3.2 邻域半径的选取

3.3.3 基于NV的环筋整体提取方法

3.4 环筋匹配信息提取

3.4.1 欧式聚类分割算法

3.4.2 基于SEC的环筋匹配部分提取

3.4.3 环筋匹配部分的拆分

3.5 环筋打磨信息提取与结果分析

3.5.1 环筋工艺特征提取与分析

3.5.2 环筋匹配信息提取与分析

3.6 本章小结

第四章环筋打磨余量信息的自动生成及优化方法

4.1 引言

4.2 打磨前环筋工艺特征尺寸提取

4.2.1 基于梯度下降法的匹配部分拟合

4.2.2 环筋宽度提取算法

4.2.3 环筋位置提取算法

4.2.4 基于法向信息的环筋深度提取算法

4.3 纵环筋自动匹配准则设计

4.3.1 纵筋的型号规格

4.3.2 枚举算法

4.3.3 基于枚举的余量优化算法

4.4 打磨后环筋工艺特征尺寸提取

4.5 打磨信息处理结果分析

4.5.1 打磨前环筋的工艺特征尺寸

4.5.2 环筋打磨余量

4.5.3 打磨后环筋的工艺特征尺寸

4.6 本章小结

第五章环筋打磨信息系统构建与结果分析

5.1 引言

5.2 软件系统的开发

5.2.1 环筋打磨信息系统的功能模块划分

5.2.2 系统框架设计

5.2.3 系统开发环境

5.3 实验与分析

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1 全文小结

6.2 不足与拟开展的工作

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 秦立功

导师: 李蓓智,张洁,刘晓

关键词: 点云数据,精简滤波,特征提取,特征尺寸,优化匹配

来源: 东华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 东华大学

基金: 国家04专项“高档数控机床与基础制造装备”(项目编号:2017ZX04005001)

分类号: TB33;TN249;TP311.52

DOI: 10.27012/d.cnki.gdhuu.2019.000320

总页数: 80

文件大小: 3043K

下载量: 20

复合材料狭长箱体打磨信息自动生成模块的研制与应用

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢