多特征零件非接触式尺寸检测中点云数据分析与处理方法-机械设计及理论专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index：TP391.72 Dissertation for the Master Degree in Engineering Analysis and Processing Method Based on Point Cloud Data in Non-contact Size Detection of Multi-feature Parts Candidate： Zhang Huihui Supervisor： Ge Jianghua Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Mechanical Design and Theory Date of Oral Examination： March, 2016 University： Harbin University of Science and Technology 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《多特征零件非接触式尺寸检测 中点云数据分析与处理方法》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕 士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部 分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 张慧慧 日期： 2016 年 3 月 28 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 《多特征零件非接触式尺寸检测中点云数据分析与处理方法》系本人在哈尔 滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。论文的研究 成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。 本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。授权哈尔滨理工 大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部 分内容。 本学位论文属于 必威体育官网网址 在 年解密后适用授权书。 不必威体育官网网址√ 。(请在以上相应方框内打√) 作者签名： 张慧慧 日期： 2016 年 3 月 28 日 导师签名： 葛江华 日期： 2016 年 3 月 28 日 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 多特征零件非接触式尺寸检测中点云数据 分析与处理方法 摘 要 随着工业产品的快速发展，零件结构愈来愈多样化、复杂化，对于内部结 构复杂的多特征零件，依靠常规的量具测量方式实现快速、全面检测存在较大 困难，因此，采用非接触式的数字化技术检测方式近年来得到了快速发展。非 接触式测量方法在检测过程中仍存在一些问题，本文针对多特征零件非接触式 尺寸检测技术中点云模型的去噪光顺、简化及比对问题进行了深入研究。 本文在研究了点云模型的光顺去噪方法基础上，针对多特征零件点云模 型，对噪声点进行判断，去除噪声点后，对剩余点采用加权模糊 C 均值聚类算 法重新定义点的位置，最后对聚类后的点云模型进行双边滤波光顺。实验结果 表明，本文的方法可以有效去除模型周围的噪声点，比仅用双边滤波处理的效 果更好。 在点云模型去噪光顺后，本文对点云模型进行数据简化。首先定义一个加 权特征参数，再利用八叉树原理对点云模型进行密度估计并设定阈值，通过比 较特征值与阈值的大小来确定特征点。当计算比较过全部数据点后，特征点保 持不动，对非特征点进行改进的曲率简化。实验结果表明，本文采用的方法在 简化数据的基础上使特征部分有效地得到了保留。 在点云模型简化后，本文进行点云模型与设计模型的比对。分析了 PCA 方法中存在的反向问题，并对其进行了修正。在 ICP 算法基础上采用 k-d 树方 法快速查找对应点对，并采用奇异值分解求取变换矩阵，实现模型的比对。实 验结果表明，本文采用的方法在保证比对精度的同时计算效率更高。 最后进行了实例验证，得到了相应的零件尺寸与设计尺寸的差值报告，该 检测方法既可以作为产品出厂前的尺寸检测方法，也可作为破损零件的检测方 法，亦可作为加工中零件的尺寸检测方法，并为后续加工提供参考。该检测方 法实用性强、通用性好，在实际工程中具有一定的应用价值。 关键词 多特征零件；非接触式测量；点云模型去噪光顺；点云模型简化；模 型比对 ‐I‐ Analysis and Processing Method Based on Point Cloud Data in Non-contact Size Detection of Multi-feature Parts Abstract With the rapid development of i