三维激光扫描技术在大型舱容测量中的应用研究

大型舱容标定对于不同货物密度、船体强度和倾斜度等配载情况下的容积修正和及时的容积表更新都具有重要意义。为实现大型复杂船舱的精确、快速容积标定,利用三维激光扫描技术获取船舱内外完整的点云数据,经过点云配准、点云滤波、点云空洞修补等预处理后,对点云进行自动、半自动分割,再利用NURBS曲面重建方法构造出完整的船舱整体结构三维模型。设计出一套船舱构件模型库和基于NURBS曲面的曲面求交、曲面三角剖分和容积计算方法,并利用ObjectARX开发出一套基于AutoCAD平台的船舱模型重建和容积计算系统。提出的方法和系统在实船实验中的结果表明,数据处理效率高,相对误差小于0．2％。     

面向计算的船体曲面NURBS造型

该文介绍了NURBS曲面的数学模型,提出用NURBS方法构造船体曲面的主要步骤,讨论了边界条件对曲线曲面形状的影响,给出一船体曲面,结果表明该方法的可行性,为基于曲面的船体几何特性计算奠定了基础。     

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。     

基于NURBS的船体曲面重构

面向船舶CAD、静力学计算、CAM和CFD等应用,文章以建立一个具有工程应用价值的船体曲面重构系统为宗旨,采用一种改进的蒙皮法,求解船体曲面造型的NURBS曲线、曲面的反算问题.其中,利用广义站改进了船体曲面的首尾控制网格;利用节点删除优化了相容性处理后的节点数目,为船体曲面的计算机重构提供了一种良好的方案.这对船体曲面面元的自动划分,CAM船体表面板格划分和CFD结构化计算网格的生成有着重要意义.     

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。     

三维船体曲面模型建立方法及程序实现

该文对应用实体造型技术建立船体曲面模型的方法进行了研究。在So lidW orks建模环境中使用VB作为二次开发工具,通过应用程序实现了三维NURBS船体曲面模型的建立。并用实例验证了程序的适用性,为进一步建立数字化的船体曲面产品模型奠定了基础。     

基于UG二次开发的船用螺旋桨参数化建模方法与实现

船用螺旋桨的建模方法是将二维初始型值点导入通用CAD软件,通过多步操作得出三维空间数据,完成整个造型过程.这种方法不但操作繁琐,而且效率低.在研究了船用螺旋桨参数化建模方法的基础上,采用对UG进行二次开发的方法,编制出船用螺旋桨参数化建模的功能模块.通过给定船用螺旋桨的主要几何参数,计算出初始型值点,进行坐标变换,将其从平面坐标系还原到空间真实位置.另外给出桨叶叶梢缺失部分数据的NURBS拟合补充方法,并在进行光顺处理后,最终生成船用螺旋桨的三维模型.     

基于造型三角形的大型游艇上层建筑造型研究及设计实现

提出造型三角形概念,并基于造型三角形对大型游艇的主尺度和造型参数作统计分析,通过已有游艇的造型设计特点逆向研究,量化研究大型游艇造型美学中的一般数学规律,使用贝塞尔曲线、NURBS曲线对游艇上层建筑中的曲线进行几何表达,并利用CATIA二次开发技术,开发了针对游艇上层建筑设计的平台,该平台可根据要求快速创建游艇上层建筑三维立体模型,提高了在技术设计和施工设计阶段中游艇外观造型的设计效率。     

复杂船体曲面的T样条表征应用研究

NURBS曲面在表征带球鼻艏、折角线船体三维曲面时必须分片处理,增加了曲面造型复杂度,影响船体曲面建模效率。为解决这一问题,采用T样条曲面表征复杂特征船体曲面,从3种典型特征船体曲面表达入手,探索T样条在复杂特征船体曲面造型中的应用。研究表明,与NURBS曲面表征相比,T样条曲面能够采用单个曲面、更少的控制点表征复杂的船体局部特征,非常适合用于船舶设计中的船体曲面造型,是船舶领域前景广阔的CAD新技术。     

船体特征曲线光顺算法研究

在以特征曲线为船体NURBS曲面控制线的基础上,通过特征曲线的几何要素和光顺准则自动生成NURBS控制点,为此需要求解一个非线性规划问题,针对该非线性规划的特点,运用现代内点理论作为数值最优化算法,解决了带几何约束的船体特征曲线光顺问题。     

消声瓦几何生成的测地线法

利用艇体外形曲面型值点阵,构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数,再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解,生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线,用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对上述消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨,并利用M ATLAB语言进行了编程计算和图形输出。     

基于VR技术的舰船航行环境快速重构研究

由于点云数据匹配数量不足,导致重构的三维图像与实际图像之间存在较大位置误差。针对上述问题,进行基于VR技术的舰船航行环境快速重构研究。研究以VR技术为依托,利用VR技术中的核心计算机完成4个步骤。首先对前端VR成像设备采集到的二维点云图像进行预处理,包括点云去噪和精简;然后进行摄像机标定,确定摄像机数学模型,从而得出三维空间中物体的几何信息;再以得到的几何信息为基础,进行点云特征点检测与点云匹配;最后利用VR技术中的VTK软件实现自动重构。结果表明,与2种传统重构方法相比,本方法应用后,点云匹配数量更多,重构的三维图像与实际图像之间的位置误差更小,证明了本方法的重构性能。     

利用测地线生成消声瓦几何边线的方法研究

利用潜艇外形曲面型值点阵构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数，再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解，生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线，用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对以上消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨，并利用MATLAB编程作为计算内核和图形输出，进行了初步实现和验证。     

结合NURBS曲面理论的主船体模型CAD建模研究

本文研究NURBS曲面理论,重点分析NURBS曲线以及曲面的定义和表达式,给出B样条曲线的计算方法,研究船舶曲线曲面光顺的解算方法,并且引入剪力跃度平方和的定义;研究船舶三维稳定性的计算方法以及船舶静稳性力臂的求解算法,并分析静稳性力臂的变化曲线以及船舶吃水深度的变化曲线;最后分析船舶船体模型的CAD建模技术,并给出船舶快速建模系统的设计方法。     

基于NURBS和小波变换的船体曲面结构优化设计

船体曲面结构优化设计是船舶设计中的重要环节,可以提高船舶的动力学性能和效率。本文提出一种基于非均匀有理B样条（NURBS）和小波变换的船体曲面结构优化设计方法,使用NURBS曲线和曲面建模方法对船体进行建模,基于NURBS曲线和曲面的灵活性和小波变换分解算法,结合Open GL软件对船体曲线和曲面的形状进行寻优设计。结果表明,基于NURBS和小波变换的船体曲线、曲面优化设计的效率高、精度高。     

船体NURBS曲线修改方法研究

通过对NURBS曲线的修改方法的研究,探索适用于船体曲线修改的方法.文章中提出了一种修改船体NURBS曲线的新方法.该方法运用优化方法,通过形变函数来调整原始曲线,使得修改后的曲线能够满足设计船型的要求.为修改船体NURBS曲面的修改奠定基础.     

燃气轮机叶片实体建模

提出燃气轮机空心叶片实体建模的新方法,即采用UG软件对燃气轮机叶片进行精确实体造型,利用UG自由曲面及片体的形成、修剪、精确缝合,建立空心叶片,充分发挥transform的精确定位,结合布尔运算形成精确的叶片复杂的内部结构,为结构强度、温度场等有限元分析提供基础。     

双目视觉下红外遥感舰船图像三维重构设计研究

为提升舰船三维重构结果的细节丰富度,在双目视觉支持下提出红外遥感舰船图像三维重构设计方法。通过像素坐标系与世界坐标系的转换,融合可见光图像与红外遥感图像的点云信息。从可见光图像与红外遥感图像融合结果中提取舰船目标的质心、质心区域灰度以及舰船区域面积的特征点。利用半全局匹配算法,匹配提取特征点。依据匹配结果采用三角化曲面算法实现舰船图像三维重构。实验结果表明,该方法重构获取的舰船图像,细节丰富,未出现空洞或细节丢失情况。     

基于PDE解析解的潜艇艇型设计

随着CAD技术应用的日益普及,人们对几何造型方法提出了越来越高的要求,对于复杂曲面的构造和高质量曲面的设计,传统的B样条方法已经不能满足人们的需求,用偏微分方程构造曲面,是一种新颖的曲面造型方法.本文主要讨论了偏微分方程的解析解在潜艇艇型设计中的应用.仿真实验表明,PDE方法能很好的构造出潜艇的艇型.