激光熔覆與再制造過(guò)程中的三維模型重構(gòu).pdf

1、隨著激光技術(shù)、三維重建技術(shù)、智能加工技術(shù)的快速發(fā)展,激光表面熔覆與再制造技術(shù)在航空航天、能源設(shè)備、汽車、造船等高新技術(shù)行業(yè)有著極為重要的應(yīng)用。在激光熔覆與再制造過(guò)程中,點(diǎn)云的拼接和重建算法依然不成熟,因此研究新型并適應(yīng)激光熔覆、修復(fù)與再制造過(guò)程的三維重建算法具有重要的工業(yè)應(yīng)用意義。
　　文中在了解近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在三維數(shù)據(jù)點(diǎn)云的拼接和重建算法研究現(xiàn)狀后,針對(duì)焊接機(jī)器人需從三維模型獲取位置和姿態(tài)參數(shù)的特點(diǎn),提出了基于曲率和法矢量進(jìn)行

2、初次拼接以及基于改進(jìn)ICP算法進(jìn)行二次拼接的點(diǎn)云拼接算法、基于掃描線的點(diǎn)云重建算法。在點(diǎn)云拼接算法中,首先由點(diǎn)云的曲率和法矢量缺點(diǎn)初次變換,并對(duì)不同視野下點(diǎn)云進(jìn)行初次拼接,初次拼接后的點(diǎn)云具有相近的初始位置,可滿足ICP拼接算法對(duì)點(diǎn)云初始位置的要求,然后綜合ICP拼接算法中最近點(diǎn)求取方法中的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到面方法的優(yōu)點(diǎn),改進(jìn) ICP拼接算法,并用改進(jìn)的ICP算法進(jìn)行點(diǎn)云的二次拼接。在基于掃描線的點(diǎn)云的重建算法中,首先計(jì)算滿足幾何匹配約束條件

3、的關(guān)鍵點(diǎn),并由這些關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成重建的支架,然后在每條掃描線上的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間,按等弧長(zhǎng)比法在掃描線上添加對(duì)應(yīng)點(diǎn),以提高重建精度,最后采用最小跨距的啟發(fā)重建方法重建點(diǎn)云。
　　對(duì)某型號(hào)的車身模具,經(jīng)點(diǎn)云的拼接和重建算法重構(gòu)出其三維模型,對(duì)比重建模型和標(biāo)準(zhǔn)模型上表面點(diǎn)的坐標(biāo)差值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大偏差以及模型的三維尺寸。輸出重建的三維模型,規(guī)劃熔覆路徑,并歸一化點(diǎn)的法向量,獲得機(jī)器人的位置和姿態(tài)參數(shù),在適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)下進(jìn)行相應(yīng)的激光熔覆試驗(yàn)