基于深度学习的船体曲板多视角三维重建方法

船体曲面外板加工成形是船舶建造精度控制的重要环节，传统曲面外板加工精度检测主要依靠样板和样箱，实现曲板成形自动化检测的关键是快速、精准地重建曲板三维曲面。提出一种基于深度学习的曲板摄影测量方法，该方法通过PatchmatchNet推断深度图得到曲板稠密点云，对稠密点云拟合二次曲面，基于拟合曲面去除曲板表面法线方向上的噪点，并基于主成分分析法（PCA）和最近点迭代法（ICP）对稠密点云和设计曲面进行自动配准，通过实例分析三维重建方法、图像数量、图像拍摄范围等对重建点云精度的影响。结果表明：曲板多视角三维重建精度小于2mm，满足船体外板加工精度要求，可为实现船体曲板精度自动化测量提供了参考与借鉴。     

基于深度图像的激光点云配准算法

针对迭代最近点(Iterative Closet Point, ICP)在配准过程中容易陷入局部最优的情况,提出一种基于深度图像匹配的点云配准算法。通过点云深度信息得到点云在投影平面上的深度图像,采用深度图像的配准选择定向二进制简单描述符(Oriented Fast and Rotated BRIEF,ORB)算法对深度图像进行配准,对匹配结果采用随机采样一致性(RANSAC)算法对配准特征点进行筛选,剔除错误匹配点,保留匹配正确的图像特征点,将其索引到三维点云数据中。根据匹配的三维点云数据计算点云初始旋转矩阵和平移向量,调整点云初始位置,为后续精配准提供良好的初始位置,同时用ICP算法完成精配准,基于PCL(Point Cloud Library)开源数据库实现精配准过程。通过改进可有效缓解现有算法中存在的迭代易陷入局部最优的问题,提高精配准的速度、精度和可靠度等,并通过试验的手段验证算法的有效性。     

基于ICP算法的内河岸线点云数据配准方法*

激光雷达作为一种扫描精度高、数据信息丰富的新型测绘装备,目前正逐步应用于内河岸线监测领域。由于内河岸线的跨度远大于激光雷达的量程,因此需要让激光雷达在不同地点多次扫描以获取完整的岸线轮廓数据。为了解决这种多站点扫描所带来的多站点云数据配准问题,在传统的ICP（最近迭代点）配准算法的基础上,实现了基于KD-Tree数据结构的ICP配准算法。该算法不仅能够将多站点云数据配准至某个统一的坐标系内,而且有效减少了ICP配准算法的数据搜索范围,提高了配准的准确率。经过多次实地测试可以发现,本算法能够有效减少配准时间,并达到相应的配准精度要求。总体来说,算法具有良好的点云配准效果。     

船舶肋骨成型数字化检测设备研制

本文分析船舶肋骨成型数字化检测的功能需求、技术需求、需要的工作模式等内容,列出装备研制的总体方案及应用基本流程,实现了肋骨完工检测数字化、自动化,并据此完成了船舶肋骨成型数字化检测系统的总体方案设计,为船体修造中间产品信息采集设备研制以及以机器人和自决策执行的智能化修造奠定基础。     

船体外形分段测量数据配准技术优化研究与应用

针对现有配准技术实际配准数据点较少的问题,研究一种船体外形分段测量数据配准技术优化技术,并进行应用测试。优化船体分段参数,以船体外形构建一个数据测量坐标系,建立数据配准模型,控制模型配准精度,迭代精准处理变换坐标后,实现测量数据配准精度优化。应用测试时随机选定一处船体外形结构,标记测量数据位置点后,准备待配准的数据集。实验结果表明,文中设计的优化配准技术配准的数据点最多,适合在实际配准过程中应用。     

船体肋骨三维外形检测及可视化系统研究

随着科学技术的进步，制造过程的数字化和信息化在各行各业逐渐推广开来。造船业作为国家重器的一个重要组成部分，也在推行船体设计、加工、制造的数字化和信息化。对广泛应用于工业领域的特种型材，尤其是船体肋骨所用T型钢、球扁钢的成形过程进行了简要介绍，并设计实现船体肋骨成形后外形的自动检测装置，实现检测过程的自动化、记录的数字化及检测结果的三维可视化。为船体肋骨加工过程数字化和信息化打下良好的基础。     

舱容计量中高精度点云配准研究

为了提高点云配准精度,研究了基于特征的配准方法。介绍了点云配准的六参数法。基于特征的配准方法利用特征点与周围特征的方位、距离等几何条件进行附加约束,实现点云配准。方法适用性强,可通过利用同名反射标志或直接利用点云数据实现,最后采用稳健模型参数估计算法——RANSAC算法提高配准参数估计的稳健性和可靠性。     

一种船体分段测量点云自动匹配的算法

为了能准确分析船体分段的建造误差,给出合理的建造精度评价,船体分段测量点数据与CAD模型的精准匹配是关键。针对目前船舶测量点数据的特点,提出一种以全站仪测得的船体分段测量点集为处理对象,自动进行测量点数据与CAD模型匹配的算法。该算法基于四元数理论对测量点集进行旋转和平移调整使匹配结果最优。实例表明,该算法效率高,不采用迭代方法求最优解,不用对测量点进行初始匹配,直接进行自动匹配,可准确地评价船体分段建造精度,为后续装配提供依据。     

基于PointNet++的船体分段合拢面智能识别方法

船体分段合拢面的精度检测是分段总组合拢过程中的重要环节。在船体分段合拢面的精度检测方面,三维扫描仪相对全站仪有着巨大优势,但三维扫描仪在扫描过程中会记录很多与合拢面无关的点。文章对三维扫描仪扫描出的点云数据进行合拢面的智能识别;采用深度学习理论对PointNet++点云网络进行改进,使用CAD模型导出的点云数据构建有标注的船体分段点云数据集,进而使用Adam优化算法对网络进行优化训练。最终,网络模型对分段合拢面的识别在验证集上获得精确率73%、召回率90%的效果。     

基于PointNet++的船体分段合拢面智能识别方法

船体分段合拢面的精度检测是分段总组合拢过程中的重要环节。在船体分段合拢面的精度检测方面,三维扫描仪相对全站仪有着巨大优势。然而,三维扫描仪在扫描过程中会记录很多与合拢面无关的点,因此本文对三维扫描仪扫描出的点云数据,进行合拢面的智能识别。通过采用深度学习理论对PointNet++点云网络进行适合本文的改进,使用CAD模型导出的点云数据构建有标注的船体分段点云数据集,进而使用Adam优化算法对网络进行优化训练。最终网络模型对分段合拢面的识别在验证集上获得精确率73%,召回率90%的效果。     

基于三维激光点云的船体型线测绘研究

基于全站仪的测绘方法量程小,对于船体型线拼接接口处数据处理误差较大,因此设计一种基于三维激光电云的船体型线测绘方法。首先对三维激光点云数据进行预处理,不同视角下的舰船点云数据会出现重复造成误差,得到误差模型,在实际测绘中将误差考虑进去,使点云建模更精准,利用K-D树方法完成临近点云的搜索,并实现点云配准,将配准完毕的点云输入到软件中,得到舰船模型,实现体型线测绘。为验证测绘方法的有效性,设计对比实验。实验结果表明,设计方法测绘得到的各个测点挠度与基于全站仪测绘方法得到的测点挠度相比,更接近真实情况,验证了设计方法的有效性。     

基于三次样条插值函数的船体型线积分方法

传统船体型线积分法是梯形积分法和辛浦生法,分别具有1次和3次代数精度。三次样条插值函数可以表达船体型线,在此基础上提出了改进船体型线积分的一种新的方法,这种方法具有9次代数精度。     

一种船体外板自动成形检测方法

利用安装在直角坐标机械手上的激光传感器采集船体外板表面各条肋骨一系列离散点的三维坐标,由此逆向回归出整个外板曲面;基于空间坐标转换及误差分析理论,对比理论肋骨型线,分别对加工后外板的横、纵向成形及扭曲进行计算和判别,并作为未成形板材二次加工的控制依据。     

基于RGB-D深度图像的船体板架非结构面模型重建方法北大核心CSCD

[目的]为准确、快速地重建船体板架非结构面三维形状,便于船体结构变形的高精度高效率测量,设计一种基于RGB-D深度图像的模型重建方法。[方法]首先通过随机抽样一致性算法与最小二乘法相结合的方式剔除点云集中的异常数据,再利用RGB彩色图像棋盘格标靶位置信息对结构多视角点云进行配准;其次将结构物面进行区域网格划分并对点云进行聚类,运用最小二乘法原理对每个网格点云子集进行空间曲面拟合,实现点云融合,在此基础上采用高阶面元实现船体结构外板表面的三维重建;最后,通过试件重构模型与激光扫描点云进行对比,验证模型重建方法的精确性。[结果]结果显示,试件三维重构模型较激光扫描点云随机点的均方根误差为1.02 mm,建模精度满足船舶建造工程需求,同时结构RGB-D深度图像数据获取时间相比于激光扫描可忽略不计。[结论]研究表明,提出的模型重建方法能够准确高效地完成船体板架非结构面三维重构,为船体结构变形测量提供了有力的数据支撑。     

逆向设计技术在船模型线数字化检测中的应用

在船模型线数字化检测中,传统方法由于在表面数据曲面拟合过程中,点云数据与重构曲面之间偏差程度过大,会导致曲面重构精度达不到设定的允差要求。为此,分析逆向设计技术在船模型线数字化检测中应用。首先,基于逆向设计技术获取船模型数据,根据曲面几何特征填补空白数据区域,经过矩阵变换统一船模型和测量模型的坐标系,然后依据最小距离法原理完成对船模型线的数字化检测。实验结果表明,与应用其他技术的检测方法相比,基于逆向设计技术的船模型线数字化检测方法误差更小,误差分布区域面积小,其曲面重构精度更高,能够满足设定的允差要求。     

基于逆向工程的船用螺旋桨数字化检测方法

针对传统螺旋桨检测方法操作困难、效率低、检测精度差等问题,采用三维激光扫描仪对船用螺旋桨进行测量并获得完整的三维点云数据,利用CATIA软件对点云数据进行预处理,对处理后的点云进行模型重建得到满足精度要求的曲面,对重建的螺旋桨模型与设计模型进行偏差分析,得到桨叶上各点的偏差值,通过该方法可以实现船用螺旋桨的数字化检测。     

用于船体外板成形检验的数控样条多点自动成型技术研究

当前船厂对船体外板的成型加工仍然采用处于人工作业状态的三角样板与活络样条,这与现代造船模式—数字化绿色造船发展趋势极不相符,亟待革新。文章分析了当前船厂所用的三角样板、活络样板生命周期中的弊端,提出了一种新的板材成型检验工具——数控样条,对其多点自动成型关键技术进行了阐述,并通过精度检测实验验证了应用该技术研制的数控样条具有一定应用价值和实用性。     

用AutoCAD肋骨型线图生成Tribon系统船体曲面

本文介绍了如何利用AutoCAD的肋骨型线图进行Tribon的型线光顺,最后生成船体曲面。     

最大相关熵的船体分段扫描数据配准算法

三维扫描数据和工艺模型间的配准定位是船舶建造精度管理与控制的关键,采用常规的配准算法难以有效抑制粗差对位姿定位精度的影响。为实现快速、准确配准,给出合理的建造精度评价,提出一种基于最大相关熵的鲁棒性点云配准算法,以削弱粗差对配准精度影响。该算法的核心是将高斯核函数引入到配准学习中。通过构建以高斯核函数为核心的稳健估计模型,利用迭代策略反复测试关联参数。理论和实际算例验证了该算法的有效性和实用性,为船舶建造精度提高和后续装配提供参数。     

船体型线三向光顺方法及程序设计

针对于船体型线光顺时,三视图修改繁琐且难以保证数据统一的问题,采用以非均匀有理B-样条(NURBS)表达船体型线的方法,特别是NURBS的拼接算法。通过ObjectARX在AutoCAD平台上实现船体型线三向光顺的程序设计,提出一种可以同时控制曲线型值点、一阶导数和二阶导数值的型线整体光顺方法。