基于特征的复杂型面数字化检测系统研制

摘要

复杂型面工件表面的三维数字化检测一直是控制产品质量的关键环节。基于特征对被测工件表面进行高效、高精度检测的关键技术在于根据被测工件的几何外形特点制定合理的测量路径规划和设计适用于具体测量数据类型的数据处理算法。本文在分析国内外有关复杂型面三维数字化检测研究成果的基础上，将基于特征的检测技术引入到复杂型面的数字化检测系统中来，根据被测工件的实际外形结构，设计合适的检测方案，从而提高了复杂型面工件表面的检测效率和精度，以方便对复杂型面工件的后续改造和分析。
　　在查阅大量有关工件表面三维检测技术资料的基础上，总结了复杂型面工件表面的三维数字化检测原理及检测过程。通过研究工件表面的常用数字化方法、检测系统的硬件部分组成和检测中特征的分类与表达，把基于特征的检测技术应用到复杂型面表面的数字化检测中去。在此基础上，给出了基于特征的复杂型面工件表面三维数字化检测系统的总体框架。
　　研究了基于工件特征的表面测量方案规划方法，把机械本体的运动参数和激光扫描测头的信息集成到测量方案的规划中去，保证了规划方案的可行性和高效性。根据扫描线点云数据的特点，给出了合适的点云数据预处理算法，包括点云数据的去噪处理、精简处理和边缘检测。
　　提出了基于VC的STL文件格式的数据读取算法，研究了通过链表法去除冗余点的原理及编程实现过程。提出了基于特征点的测量点云数据与被测物体设计 CAD模型的坐标匹配算法，对传统的ICP算法进行了改造，提高了测点数据坐标配准的效率。给定了被测工件检测误差的评定方式和表达方法，对误差检测结果进行了定量表达和分析。
　　基于上述技术，利用Visual C++6.0面向对象编程语言和OPENGL图形显示编程接口完成检测系统开发，通过设计实例验证了系统的可行性。

目录

基于特征的复杂型面数字化检测系统研制

DEVELOPMENT OF DIGITAL DETECTION SYSTEM OF COMPLEX SURFACE BASED ON FEATURES

摘要

Abstract

Contents

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 数字化检测概述

1.3 国内外研究现状分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 三维数字化检测系统总体框架设计

2.1 引言

2.2 激光三角法获取数据基本原理

2.3 检测系统硬件结构

2.4 三维数字化检测中的特征分类与表达

2.5 检测系统总体框架设计

2.6 本章小结

第3章 基于特征的测量规划及测量数据预处理

3.1 引言

3.2 检测系统测量路径规划

3.3 测量点云数据的预处理

3.4 本章小结

第4章 点云数据的坐标配准与误差对比分析

4.1 引言

4.2 CAD模型的STL文件格式读取

4.3 测量点云数据与CAD模型的配准

4.4 配准模型的误差评定与对比分析

4.5 本章小结

第5章 基于特征的复杂型面数字化检测系统开发

5.1 引言

5.2 数字化检测系统结构框架

5.3 系统的主要界面与检测实例

5.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢