基于高斯映射的复杂形面匹配优化方法的研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文基于高斯映射的复杂形面匹配优化方法的研究专业：车辆工程学号：0070209061博士生：高翔导师：陈关龙教授王华副教授上海交通大学机械与动力工程学院2015年11月Ph.D.DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityRESEARCHONOPTIMALMETHODFORCOMPLEXCONTOURFITTINGBASEDONGAUSSIANIMAGINGAuthor:GaoXiangAdvisor:Prof.Chen

2、GuanlongAsso.Prof.WangHuaSpecialty:AutomotiveEngineeringNo:0070209061SchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityNovember,2015上海交通大学博±学位论文答辩决议书Ｉ００７０２０９０６１所奋姓名高翔学号００７０２０９０６１车辆工程答巧化巧指导教师陈关龙２０巧－－ＡＦ２〇３１１１２机动学院楼日期＾适目基于髙斯映射的

3、复杂形面匹配优化方法的研究Ｉ投票表决结果：３／ｖ（同意巧数／实到委员数／应到委员巧ｒ）答辩结论：＼因金过□未通过巧语巧决议：论文基于窩斯映射方法对复杂形面产品装配过程的匹配优化进行了研巧，并结合汽车尾灯开展应用分析，选题具有理论意义和工程应用价值。论文的主要研究工作巧创新点包括：（１）建立了基于窩斯映射和Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ距离的复杂形面优化匹配综合模型．通过姿态优化和位置调整，实现复杂曲面的优化匹配；（２）建立了轿车尾灯结构装配的数值模型，分析了装配顺序和零

4、件受力变形对匹配质量的影响规律，为匹配优化提供了指导。（３）建立了轿车尾灯装配优化匹配原型系统？对上述模型进行了装配验证，并提高了某轿车尾灯的装配质量和效率，论文结构合理’条理清楚，分折正确，仿真和实验数据可靠。表明论文作者己经掌握本学科扎实的基础理论和系统的专口知识，具备较强的独立从事科研工作的能力。论文已达到博±学位论文的要求。在答辩中，思路；曰晰，回答巧题正确＿。经答辩委员投票表决，致通过高翔的博七学位论文答辩，并建；议授予工学博±学位。＞Ｉ？／每

5、年职成／／月／Ｚｇ￣务单位签名主＾＾￣Ｓ庶习俊通教授上海交通大学委委员来巧民雙上海交通大学芝委员金宰研究员上海交通大学—委贵刘海江教授同济大学￣蔓重贵王生泽教授东华大学—名Ｉ秘书赵亦巧副教授上海交通大学ｉ义击摘要基于高斯映射的复杂形面匹配优化方法的研究摘要随着市场发展的需要，轿车尾灯匹配区域的形面设计越来越立体化、复杂化。而轿车尾灯区域又是轿车的一个标志性区域，位于轿车装配过程中的末端，既牵涉到装配偏差又

6、会对车身最终的匹配外观产生重要影响。本文针对工程实际问题，将轿车尾灯的匹配抽象为复杂形面匹配这一类问题，在高斯映射模型的基础上，结合了传统的匹配优化方法和装配结构的有限元仿真分析，确定了复杂形面的匹配优化方法，最后通过匹配原型系统对某型轿车尾灯区域的匹配进行了优化分析，验证了该方法的有效性和效率。本文的主要研究工作包括：（一）复杂形面匹配轮廓特征的提取研究工作中首先定义了复杂形面轮廓边界，确立在点云数据的基础上提取边界特征的需要。进一步基于轿车尾灯处的复杂形面匹配轮廓特点，结合现有点云边界特征的提

7、取方法，建立了适合复杂形面边界特征提取的改进方法，在有效地获取匹配边界的点云数据的同时，还保留了匹配边界的曲面内在特征，为进一步分析三维复杂形面匹配优化方法提供了数据基础。（二）基于高斯映射模型的匹配优化方法通过对传统的匹配优化方法进行改进，引入了高斯映射的概念，将匹配优化算法分成了两个阶段，即姿态匹配阶段和位置匹配阶段。其中，在姿态匹配时运用高斯映射的方法实现，位置匹配采用传统的匹配优化方法。通过这种手段，提高了传统匹配优化方法的匹配效率，并且用二维车门匹配实例和三维简单形面匹配实例进第I页摘要

8、行了验证。针对三维复杂形面匹配优化这类问题，直接从三维空间入手，将高斯映射这一曲面内在特征作为匹配的第一阶段评估工具，以边界点云坐标信息和曲面信息为依托，根据复杂形面在匹配时的特性，改进了高斯映射方法，对三维空间上复杂形面边界姿态匹配优化进行直接求解，进而通过车身匹配缝隙和面差的定义求解复杂形面在位置上的最优匹配。最终建立了复杂形面的匹配优化方法。（三）装配结构变形的有限元分析考虑到装配结构变形的影响，通过轿车尾灯区域装配结构建立仿真分析，并以某车型为有限元装配结构模型，综合考虑金