【优秀硕士博士论文】板料成形三维光学检测技术研究

《【优秀硕士博士论文】板料成形三维光学检测技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文板料成形三维光学检测技术研究申请人：史宝全学科专业：机械工程指导教师：梁晋教授2012年12月ResearchonThree-dimensionalOpticalMeasurementTechnologyforSheetMetalFormingAdissertationsubmittedtoXi’anJiaotongUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofEngineeringScienceByBaoq

2、uanShi(MechanicalEngineering)Supervisor:Prof.JinLiangDecember2012摘要论文题目：板料成形三维光学检测技术研究本研究得到863项目（编号：2007AA04Z124）和国家自然科学基金（编号：50975219）资助学科专业：机械工程申请人：史宝全指导教师：梁晋教授摘要随着航空航天业、汽车制造业、装备制造业等行业的发展，对钣金零件的表面质量、形状精度、成形后性能、产品合格率等的要求日益提高。然而，板料成形过程中的变形较为复杂，包括弹性变形、弹塑性变形及

3、塑性变形等，使得工艺参数设计和成形过程的精确控制十分困难，钣金零件的形状、性能与设计的零件形状、性能等往往存在一定偏差。因此，需要对板料成形过程中的变形进行精确的检测。本文针对板料成形过程中弹性变形所引起的三维形状尺寸偏差，采用近景工业摄影测量技术与双目面结构光密集点云扫描技术相结合的方法来进行检测；针对板料成形过程中塑性变形所引起的应力集中、材料变薄等问题，采用近景工业摄影测量技术与坐标网格分析法相结合的方法来进行检测。研究了板料成形三维形状尺寸偏差检测中多视密集点云融合理论，为了在融合过程中保持点云模型的

4、细节特征，提出了k-means聚类与mean-shift聚类相结合的多视密集点云融合新方法。首先将多幅密集点云合并为一幅，并按等间距采样的方法挑选一些点数据作为初始聚类中心，然后采用k-means聚类法将整幅点云划分为一些较小的簇。遍历每个簇，若簇内点数据的法向量标准偏差值大于预先给定的阀值，则对该簇进行迭代细分，直至满足阀值要求为止。细分后，对各个簇进行mean-shift聚类处理，得到局部模式点，取代该簇，实现点云融合。新方法可在保持细节特征的基础上实现多视密集点云的快速融合。研究了板料成形三维形状尺寸偏

5、差检测中密集点云精简/采样理论，为了快速去除冗余数据，提出了基于k-means聚类的特征保持的点云精简/采样新方法。首先按等间距采样的方法挑选一些点数据作为初始聚类中心，采用k-means聚类法将整幅点云划分为一些较小的簇。对点云边界上的簇按边界保持的要求划分为更小的簇。遍历每个簇，若簇内两个点数据的法向量偏差大于给点的带宽阀值，则以这两个点数据为新的聚类中心，在该簇内进行k-means聚类，形成两个新的子簇。最后，对新生成的子簇按照上述步骤进行迭代细分，直至满足带宽阀值要求为止。细分后，选择各个簇的核心取代

6、该簇，并进行全局密度均衡，实现密集点云精简/采样。新方法可在保持细节特征的基础上实现密集点云数据的快速精简/采样。107摘要为了提高板料成形三维全场应变检测中三维网格尺寸测量的精度、效率及自动化水平，提出了一种基于近景工业摄影测量技术的三维网格尺寸自动测量方法。将网格分析法中网格图案设计成计算机可自动识别的图形，在板料成形前后，采用近景工业摄影测量技术重建板料表面的三维网格。最后根据同一网格在成形前后尺寸的变化，套用应变计算公式计算出三维全场应变。由于近景工业摄影测量技术是非接触式测量方法，可实现自动、高效、

7、高精度的网格重建及尺寸测量，因而可以弥补网格分析法中网格测量这一软肋，提高板料成形三维全场应变检测的精度、效率及自动化水平。在上述理论技术的基础上，开发了用于密集点云处理的XJTUOM点云预处理软件，设计、开发了XJTUSM板料成形三维全场应变检测系统。通过对某些型号的钣金零件三维形状尺寸偏差及三维全场应变的检测，验证了本文方法的有效性。关键词：板料；检测；点云；近景工业摄影测量技术；坐标网格分析法论文类型：应用基础107ABSTRACTTitle:ResearchonThree-dimensionalOpt

8、icalMeasurementTechnologyforSheetMetalFormingThisresearchwassupportedby863Program(NO.2007AA04Z124)andNSFofChina(NO.50975219)Speciality:MechanicalEngineeringApplicant:BaoquanShiSupervisor:Prof.JinLiangA