基于三维点云的船舱数字建模方法

运用三维激光扫描仪采集船舱点云空间数据,通过SCENE软件对点云数据进行去噪、平滑、压缩和拼接等数据清洗处理,保证建模精度和效率。将预处理合格的点云数据导入Geomagic Studio软件,建立点云封装模型,通过人工划分面片区域,提取模型空间轮廓线,进行曲面拟合得到船舱三维数字模型。误差分析表明,模型数据的精度满足预期要求。基于三维点云的船舱数字建模方法能够缩短现场测量时间,快速处理测量数据,提高船舶舱容计量工作效率。     

基于粒子计算的船舱三维数据特征提取系统设计

传统的船舱建模是一种正向开发过程,从零部件设计到加工和装配需要很长的周期,成本相对较高。随着计算机视觉技术、计算机处理技术的不断发展,基于逆向工程的船舱三维建模技术获得迅速发展,逆向工程的特点是根据现有实体结构进行逆向建模,能够显著提高工业产品的开发周期。在船舶工业领域,逆向工程的应用获得了重点关注,船舱三维建模逆向工程的重点和难点是计算机扫描获得的点云粒子数据处理与特征提取。本文将研究重点放在船舱三维数据特征提取系统的开发和提取原理方面,介绍一种基于粒子计算LOF的船舱三维数据特征提取技术,并基于OPENGL开发了特征提取系统。     

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％。     

三维激光扫描技术在港口筒仓内壁磨损检测中的应用

为解决港口筒仓内壁磨损检测困难的问题,文章以黄骅港大型筒仓群为依托,采用三维激光扫描技术,提出点云逆向重建筒仓三维模型应用于筒仓内壁磨损检测。重点介绍了筒仓内壁损伤检测中的点云数据处理流程和数据分析方法,并针对筒仓结构特点,提出了断面分析、截面磨损分析、损坏定量分析的点云分析方法。为掌握筒仓内壁压延微晶板整体磨损情况提供了方法,为筒仓内壁的检测维修提供科学指导,验证了三维激光扫描技术应用于筒仓内壁磨损检测的可行性。     

堆取料机取料过程中防坍塌预警及路径规划研究

在运煤轮船船舱进行取料作业时,由于路径规划可能引发煤堆坍塌的危险,提出一种基于分层点云边缘信息提取的防止煤堆坍塌的模拟堆取料机取料路径规划方法。首先利用搭载二维激光扫描试验装置采集原始三维点云数据,通过坐标转换,采用直通滤波算法去噪滤波,随机采样法简化算法精简点云数据,基于切片法计算煤堆体积和质量,实现对来煤精准盘点;然后提取每层煤料堆表面的边缘信息,将不同层次的煤料堆边缘信息组合起来,构建出整个煤料堆表面的边缘模型,实时计算待取料煤堆边缘安息角,实现煤堆坍塌预警信息;最后基于直线插补方法进行取料路径规划,给出防止煤堆坍塌的模拟堆取料机执行机构作业路径。     

一种优化的船体外板三维点云数据提取方法

针对水火弯板机检测系统中船舶外板三维点云数据自动提取过程存在边缘噪点、板下贴合垫木识别效率低以及外板边缘拟合等问题,提出一种优化DBSCAN聚类算法,首先根据现场加工环境精简点云,利用网格划分来建立外板点云拓扑模型,然后根据DBSCAN密度聚类算法搜索出外板点云,最后采用最小二乘法进行边缘拟合。结果表明,该算法能有效识别外板边缘,提取出外板点云。     

基于点云匹配的船体分段对接特征辨识方法

船体分段合拢对接过程中,需要对合拢面结构对接特征进行位置测量.目前采用的全站仪测量方法依赖人工放置标靶,难以覆盖合拢面上所有对接特征,且安全性低.随着三维激光点云扫描技术的发展,现阶段已经能够对船体分段进行大范围高精度的三维点云扫描采集.因此,提出一种在三维点云中有效辨识合拢面结构对接特征的方法,将船体分段点云与理论设计模型间进行层次化的匹配,自动识别得到扫描点云中的对接特征.最后在实际点云数据上进行了试验,验证了所提方法的有效性.     

混流式水轮机叶片三维建模和曲面重构的综述

介绍了UG环境下混流式叶片三维几何造型和曲面重构的一般流程。前者采用UG软件中的三次NURBS曲线作为叶片曲面数字化的几何模型,由二维木模图得到转轮叶片的型值点,依据由点连线、由线成面、由面构体的实体建模方法,实现了混流式叶片的整体造型。后者是叶片逆向设计中的关键步骤,它指在通过数字化及数据处理后的混流式叶片的三维CAD模型重构中采用NURBS为基础的曲面重构方法,包括直接由点云构造曲面和通过点云构造曲线后再构造曲面。     

船舱局部规划中三维数据特征提取方法

TRIBON是一种专业的船舶设计和建模软件,广泛应用于船舶设计和建造领域,基于TRIBON软件强度的数据库技术,可实现船舶的三维快速设计、强度校核、舱室规划等功能,提高船舶舱室设计的效率。本文研究船舱局部规划中的三维数据特征提取技术,从三维模型特征提取、模型投影视图特征提取等角度出发,结合三维软件的坐标系转换,研究基于TRIBON的船舱局部规划中的三维数据特征提取方法。     

点云技术在散货专业煤码头三维可视化中的应用

为了实现安全、可靠、真实的三维煤码头监控,通过GENESIS64软件平台导入3D建模,实现三维场景的展示。3D煤堆由先进的激光点云技术,产生海量测量点,使用点云灰度算法处理,再通过C#点云生成灰度图,在GENESIS64中生成真实的立体堆场画面。     

VR技术在船舶舱室三维图像重建中的应用

为了实现对船舱舱室的三维视景重构,提出基于VR技术的舱室三维图像重建技术,采用锐化模板匹配动态增强技术和帧点扫描技术,实现对船舱室的三维立体图像扫描和特征提取,结合像素匹配模型和滤波抑制方法,实现三维图像的不规则点滤波和修正处理。通过光场边缘轮廓检测和模板分块融合匹配,结合VR视景重建技术,实现对舱室的三维图像重建。仿真结果表明,采用该方法进行舱室三维图像重建,有效解决舱物理结构复杂导致的结构不规则和空间表达能力不好的问题,具有很好的视景重构性能。     

点云技术在专业煤码头三维可视化中的应用

为了实现安全、可靠、真实的三维煤码头监控,通过Genesis64软件平台导入3D建模,实现三维场景的展示。3D煤堆由先进的激光点云技术,产生海量测量点,使用点云灰度算法处理,再通过C#点云生成灰度图,在Genesis64中生成真实的立体堆场画面。     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题，提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性，二维化圆柱面点集，并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测，识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建，利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面，并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm，双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm；且根据外参数标定结果，圆柱面圆度值符合误差特性，这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

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。     

船舶电网系统三维点云数据聚类提取

传统船舶电网系统中三维点云数据提取采用逐一提取的方式,造成三维点云数据提取效率不高,为此提出船舶电网系统三维点云数据聚类提取方法。构建三维点云数据聚类提取模型,使用网格空间索引将三维点云数据进行空间标记,并划定数据空间范围,采用八叉树空间数据聚类方法,对三维点云数据进行聚类处理,以STBIRCH理论为基础,进行三维点云数据特征计算,实现三维点云数据提取。实验数据表明,设计的船舶电网系统三维点云数据聚类提取方法比传统提取方法的提取效率高出20%,并具备极高的有效性。     

云计算服务中基于BT-TREE的船舶数据完整性保护问题研究

随着云计算存储模式的出现,越来越多的船舶数据被保存到云中,由于本地不再保留数据副本,所以用户无法保证云中数据的完整性。如何保护云计算服务中船舶数据的完整性,成为业界研究的重点。云存储数据验证模型由用户、云服务提供商和第三方验证组成,其中第三方验证负责数据完整性的验证。本文对BT-TREE及其在云计算服务环境下实现船舶数据完整性保护的可行性进行研究,并以此为基础提出动态数据完整性验证模型。     

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MATLAB与CATIA船用螺旋桨建模研究

通过分析螺旋桨的几何特征，依据MATLAB编程语言实现桨叶不同半径处三维型值点计算。同时，为提高不同半径处桨叶曲面连接光顺性，对相邻半径处曲面变化较大处增加半径条数，通过样条插值方法插值增加半径处的三维型值点数据，并将三维型值点以CATIA平台识别的特定格式文件输出，快速完成螺旋桨三维模型的绘制。结果表明：该方法减少了繁琐的计算与数据整理工作，提高了螺旋桨曲面光顺性与三维建模效率。     

航道点云数据可视化技术研究与应用

为解决航道点云数据实时建模显示效果差和耗费时间长的问题,以长江口航道点云数据为对象,在Unity3D开发环境下研究点云数据的预处理、三角网格剖分、插值以及渲染,采用基于高度图的算法,高效地实现航道点云数据的可视化。实验对比分析找出影响显示质量和运行帧率的关键因素,科学合理地划分网格精度。该算法模块为航道数据分析、地质地形建模、仿真系统等提供高效的基础组件,成功应用于发改委资助的创新能力建设项目"耙吸船模拟仿真平台"。