基于Kinect的再制造零件三维表面建模系统

《基于Kinect的再制造零件三维表面建模系统》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、硕士学位论文基于Kinect的再制造零件三维表面建模系统3DSURFACEMODELINGOFREMANUFACTUREDPARTSBASEDONKINECT林耀冬哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TG409学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文基于Kinect的再制造零件三维表面建模系统硕士研究生：林耀冬导师：张广军教授申请学位：工程硕士学科：材料加工所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG409U.D.C:621.791Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineering3DSURFACEMODELINGOFREMANUFACTUREDPARTSBASEDONKINECTCandidate:LinYaodongSupervisor:Prof.ZhangGuangjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsProcessingAffiliation:SchoolofMaterialsScience&EngineeringDateofDefence:July，201

3、5Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要再制造技术是以全寿命周期设计理论为指导，对废旧零件进行修复或改造的工程活动的总称。它具有高效、节能、节材的特点，是一种先进、环保的制造技术。再制造的第一步是检测和评估零件的损伤程度，传统的测量技术难以测量不规则的零件形貌，所以需要对零件进行三维建模。本文在分析各种三维建模方法后，使用新型传感器Kinect作为检测手段，结合点云处理算法，建立了一个再制造零件三维建模系统。研究了传感器深度数据和三维坐标的转换关系

4、，发现采用标定传感器的相机参数、视场角计算两种方法得到的转换矩阵是一致的。根据转换关系来构建零件的表面点云，获得了传感器的绝对精度与相对精度，测量距离为0.8m时，相对精度达到±1mm。利用C++语言实现了ICP(IterativeClosestPoint)算法，配准了不同拍摄角度下零件局部的点云，形成零件整体的点云模型；配准了损伤零件和完整零件的模型，将它们统一在同一坐标系下，并研究了两种配准情况下ICP算法迭代的收敛速度。利用C++语言实现了MC(MarchingCube)算法，点云模型经过MC算法处理，转化为标准三维表面模型格式，如STL，OBJ等。

5、采用该系统对各种形状的实物进行三维建模，试验结果表明，该系统建立的三维模型和实物尺寸值相比，误差为±1mm。在此基础上，开发了再制造零件点云的布尔减算法，对损伤零件模型和完整零件模型的点云进行运算，得到了缺损部位模型。本文还研究了采用不同数据结构时，布尔减算法的效率，发现kdtree数据结构效率最高。提出了优化的再制造三维建模策略，通过Kinect初步扫描定位后，再采用线结构光进一步扫描，结果表明，该系统可以保证较高的扫描精度，误差为±0.1mm，有效减少扫描时间，扫描过程只需要20s，并且不受零件尺寸的限制。关键词：再制造；三维建模；Kinect；-I-

6、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractRemanufacturingguidedbythetheoryofProductWholeLifePeriod,isthegeneraldesignationofrepairingandreusingfailurepart.Itisanadvanced,environmentalfriendlymanufacturingtechnologywiththeadvantageofhighefficiency,energysavingandmaterialsaving.Thefirststepofremanufac

7、turingisdetectingandevaluatingthedamagedegreeoftheparts,traditionalmeasurementtechniquesaredifficulttomeasureirregularshapedparts,soitisessentialtogetthe3Dmodeloftheparts.Afteranalyzingvariousthree-dimensionalmodelingmethods,a3Dmodelingsystemofremanufacturedpartsisestablished,whic

8、husesanewkindofsensorcalledKinect