树木形态结构的三维建模方法研究

面结构光三维测量系统的精度研究

华中科技大学硕士学位论文面结构光三维测量系统的精度研究姓名：杜宪申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王从军 20090522

华中科技大学硕士学位论文摘要结构光测量系统在工业检测、人体测量、文物保护和反求工程等众多领域具有广泛的应用前景。国外的面结构光三维测量技术已相对成熟，但设备价格昂贵。国内也有一些单位开展了相关研究，但普遍存在着精度不高、稳定性差等缺点。为此，本文在简要介绍结构光三维测量技术原理的基础上，系统分析了光栅条纹数和数字光栅投影装置的伽马非线性对测量精度的影响，以期进一步提高课题组前期开发的三维测量系统的精度。面结构光三维测量系统，首先使用相移法和多频外差原理进行稳定高精度的相位计算；然后根据预先标定的系统参数，从得到的相位灰度图重构出被测物体的三维点云数据。由三维重构过程可知，光栅周期数的增加可以降低立体匹配的误差，本文通过理论推导和实验研究，分析了不同光栅周期数对系统测量精度的影响，并为系统选择了一个最优的光栅周期数。当周期数为110~120时，系统的测量精度最高，滤波后可达0.037mm。此外，三维重构的精度还与相位计算的精度有关，根据现有研究，投影仪的伽马非线性是相位误差的主要来源。本文分析了不同伽马值和不同条纹周期数的测量精度，发现条纹周期数抑制了伽马非线性，提高了相位计算的精度。最后，通过分析不同距离的平面精度、拟合标准球直径及距离等测量实验，表明系统的测量精度稳定可靠，绝对测量精度可达0.05mm。关键词：结构光;光栅周期数;误差;非线性

华中科技大学硕士学位论文 Abstract Structured Light Measurement System (SLMS) is widely used in many fields such as industrial inspection, human body measurement, Protection of Cultural Relics and reverse engineering etc. In abroad, SLMS is well developped, but they are always expensive. In China, lots of research work has been made on it, but they are poor in accuracy and stability. So, this paper, which is based on a brief introduction of the structured light measurement technology, analyzes the impact of the period number of fringe pattern and gamma non-linear of Digital Projector, attempt to further improve the precision of pre-development measurement system. In our SLMS, phase-shifting method and multi-frequency heterodyne principle were imployed to obtain phrase gray map, then 3D data could be reconstructed base on the pre-calibrated parameters. According to the process of 3D reconstruction, we found that the increase of the period number of fringe pattern can reduce the error. So this paper analyzed the relationship between period number of fringe pattern and accuracy through theoretical research and experiments. Then we can conclude that the optimal period number is 110~120 and the SLMS gets the highest precision which is up to 0.037mm after filtering. In addition, the calculated phase value can also affect the accuracy of 3D reconstruction. According to research, gamma non-linear of projector is the main error source of the phase error. This paper analyzes 3D date by using different gamma values and different the period numbers of fringe pattern, then found that the period number of fringe pattern can inhibit the effect of the gamma non-linear of projector and improved the accuracy of the phase calculation. Finally, a series of measurement experiment, such as analyses of the accuracy in different distance and fitting diameter and distance of the standard ball, shows that the accuracy of system is stable and repeatability and the absolute measurement accuracy is 0.05mm. Key words: Structured light; Period number of fringe pattern; Error; Non-linear

煤结构

煤的化学结构及其研究方法煤，从化学组成上来说，是由大量具有不同分子量的分子组成的混合物；从岩石学角度来说，是由不同显微煤岩组分组成的；从结构化学来看，是一种短程有序、长程无序，且具有层次结构的非晶态固体物质；从成因来看，具有阶段性演化特征，即从褐煤经烟煤至无烟煤的演化，其物理、化学性质的演变具有阶段性演化的特点。一煤结构的概念煤结构研究主要包括两方面的内容：一是煤的化学结构，二是煤的物理结构。（1）煤的化学结构是指在煤的有机分子中，原子相互联结的次序和方式。从煤的元素组成上看，煤主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成，此外还有微量的磷、氯和某些金属元素，其中碳含量大于50%，多数含量在75%~95%之间，所以煤具有高碳物料的特征。（2）煤的物理结构，传统的物理结构指煤的孔隙结构，主要是指其相界面间空隙及芳香层间的层间隙。一般用孔隙率、比表面积、孔径分布、孔隙模型等来表征。煤的孔隙结构实质上是由煤的化学结构决定的。这是因为，煤的芳烃族和官能团之间参差不齐的排列形成了内部空隙，使煤成为多孔性物质。（3）煤的岩相组成，从岩相学和矿物学观点上认识煤，可以认为煤是一种固体可燃有机岩。在宏观上，可以将煤区分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种煤岩成分；在微观上，其有机显微组分在国际上划分为镜质组、丝质组和稳定组三种组分。煤不同于一般的高分子有机化合物，它具有特别的复杂性、多样性和不均一性。及时在同意小块煤中，也不存在一个统一的化学结构。二煤结构的研究方法长期以来人们对煤的化学结构的研究方法可以归纳为物理化学方法、化学方法、物理方法。 1.物理化学研究方法物理化学研究方法，如溶剂抽提、吸附性能和物化特性法等。溶剂抽提法是研究煤的组成、结构的最早方法之一，其理是利用溶剂的授、受电子能力使小分子相释放出来的过程，通过逐级抽提，分析抽提可溶物与不溶物，找出它们与煤结构之间的关系，提出相应的煤结构模型。该法主要用来研究泥炭、褐煤的化学

多糖高级结构研究方法

1. 红外光谱法（IR）红外光谱在多糖的结构分析上的应用主要是确定糖苷键的构型以及常规官能团。如：多糖化合物在890cm- 1处吸收是β-吡喃糖苷键特征峰，而820 cm- 1和850cm- 1则是α-吡喃糖苷键特征峰。 2.核磁共振法( NMR) 主要用于确定多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。 3. 原子力显微镜（AFM）该技术是在扫描隧道显微镜( STM )基础上发展起来的一种新颖的物质结构分析方法。其用很尖的探针扫描待测样品表面, 探针附在一根可活动的微悬臂的底端上, 当探针与样品接触时, 产生的微小作用力引起微悬臂的偏转, 通过光电检测系统对微悬臂的偏转进行检测和放大, 信号经过转换可得到样品的三维立体图像。如：该技术研究了香菇多糖在不同浓度NaOH 溶液下构型和构象的转变。 4. X- 射线衍射法(XRD) X - 射线衍射法可得到晶体的晶胞参数和晶格常数, 再加上立体化学方面的信息，包括键角、键长、构型角和计算机模拟, 就可以准确的确定多糖的构型。 5. 圆二色谱( CD) 从CD 可以知道绝对构型、构象等信息, 是研究多糖的三维结构的有效办法。中性多糖因缺少一般紫外区可提供信息的结构, 难以直接得到由CD 谱提供的结构信息，通常可进行衍生化或者将多糖与刚果红络合后测定。 6. 快原子轰击质谱( FAB - M S) FAB- MS适合于分析极性大、难挥发、热不稳定的样品。在快原子轰击过程中, 样品通过正离子方式增加一个质子或阳离子, 或通过负离子方式失去一个质子产生准分子离子作为谱图的主要信号, 并给出反映连接顺序等信息的碎片。因此FAB- MS可用来测定寡糖链的分子量。通过FAB- MS形成[M - H ] - 离子是确定寡糖中单糖组成的一种方便的方法。 7. 气质联用(GC - M S) 气相色谱与质谱联用可以得到有关单糖残基类型、链的连接方式、糖的序列和糖环形式、聚合度等多种结构信息。气相色谱要求试样具有良好的挥发性和热

船体建模技巧

船体建模技巧周宇华（江南造船（集团）有限责任公司开发研究部）摘要船体结构是一个复杂的三维结构，在建模时如何作简化，如何应用MSC.Patran 提供的功能提高建模效率，本文将在这个方面作简单介绍。 1.船体结构的主要特征以及建模前的准备工作船体结构一般说来是左右对称的，主要由船壳、各层甲板、横向和纵向舱壁、强框架、弱框架以及加强筋等结构组成。结构之间相交形成一个复杂的三维船体结构。对于不同的计算目的，对有限元网格的大小有不同的要求，如振动响应的计算，一般纵向取一个强框架间距的长度，横向取较小一个纵桁间距的长度，垂向应控制各层甲板的位置；如果进行强度计算分析，对全船模型可粗一点，对局部模型应根据求解要求适当细一点。因此在运用Patran建模前，首先根据工作任务确定网格大小，然后根据图纸确定主要构件的位置来预留有限元节点的位置，如各层甲板高度，强框架、横向和纵向舱壁位置，舱室前后左右端位置等信息要明确以减少返工，根据对称性可先建一半模型。 2.Patran 建模技巧在船体建模过程中几何建模虽是划分网格的基础，但最终目的是划分有限元网格。以某船某一分段结构为例，模型如图1，图2所示。图2中几何信息过多，如使用直接建有限元模型的一些技巧将取到事半功倍的效果。以下介绍几何和有限元建模等的一些技巧。

技巧一几何建模船体外板是不规则曲面，输入型值点后，采用Create/Curve/Spline 功能生成外板轮廓线，再使用Create/Surface/Curve 方法生成船体曲面。甲板与船体外板相交的交线是曲线，可先创建甲板中心线，用Create/Curve/Project 功能把中心线向船体曲面投影，投影线即为交线，连接中心线与投影线即创建了甲板的几何模型。几何建模中投影法运用较多。技巧二有限元建模 Sweep/Element/Extrude 功能船上甲板通常是前后端、中心线三边为直线，舷侧一边为曲线，甲板上有纵骨、横梁，甲板还与纵向舱壁相交，这些位置都必须预留节点。通常做法是定义硬点硬线后（见图2）让程序自动划分网格。在建模过程中，利用一维向二维拉升功能就可快速高效地完成建模。首先画甲板中线，再用Create/Mesh/Curve 功能，划分一维单元，然后利用Sweep/Element/Extrude 功能，定义拉升长度、间隔距离，如果等间距还可采用 Mesh Control 控制网格，网格在舷侧可适当拉长使节点穿过舷侧外板，用 Modify/Node/Project//Define Vector 功能使穿过舷侧外板的节点投影到外板上。这种方法大大节约了几何建模的时间，网格位置易于控制，网格质量好，例如图3所示。图3 梁模型在船体模型中加强筋通常定义为一维单元，船体上存在大量的加强筋，如能批量生成将节约很多时间。船上的加强筋特点是几乎都是二维单元的一边，因此利用Create/Element/Edit 中定义Bar 的Elem Edge 的方法，选择单元的一边来创建一维单元。通过框选的方法可提高效率。选择前首先要确定在主菜单下Preferences/Picking…//Entity Polygon Picking 选中Enclose entire entity 。

研究报告的结构

研究报告的结构题目题目是课题的最高概括，要点明研究的对象、问题、方法。应以陈述句式表达，字数不要超过20个字；忌使用疑问句式。课题的提出（一）课题研究的背景研究意义通常是研究者从社会发展、教育实际、现实意义等方面阐述研究的重要性与必要性。表述应针对所要研究的具体问题，忌脱离工作实际，空话套话；强调逻辑的严谨。（二）国内外相关研究综述与本课题相关研究的现状。包括：主要成绩；存在的问题；存在问题的原因、研究的空白点等内容。这部分内容要在广泛深入了解的基础上体现出“综合”与“评述”的特点。忌只就一两个实例发挥没有综合的特点。同时忌脱离具体研究问题，泛泛而谈，更忌不做考察,枉下结论。（三）研究的创新点根据相关研究综述，说明本课题的与众不同之处。应从研究内容、对象、方法、途径、侧重点等方面表述；忌缺乏参照，主观想象。（四）概念的界定界定研究中关键词的内涵、本质。应抓住课题研究的主题进行界定；忌过于宽泛、界定共识性概念。研究的依据（一）理论依据是指与课题研究紧密相关，对研究目标的达成具

有指导与支撑的作用的理论。表述应与研究的问题形成密切关联；忌理论罗列，逻辑松散。（二）政策依据说明研究符合教育教学改革与发展方向，为教育行政所认可。应从具体的实际出发；忌简单罗列，缺乏针对性。（三）实践依据说明本类研究所关注的问题在实践层面上开展的状况。上述三项依据表述上均要先概括，再展开。研究的原则研究的原则是本研究必须遵守的基本要求。应紧密结合所本研究的具体情况进行论述；忌缺乏针对性。表述上要先概括，再展开。研究的目标与内容（一）研究目标教育目标：研究要达成的人才培养目标，体现在研究对象的发展与进步。即通过什么方法，促使研究对象发生什么样的变化与效果。科研目标：研究要获得规律的目标，表现在知识的增长，经验的丰富，方法技巧的创新，认识的发展。即通过研究收获什么样的策略、方法、模式等。工作目标：研究所要达成的教育工作改革和发展目标，表现在教学等工作的效益上。上述三项目标的表述均应为将来时态。（二）研究内容研究内容是研究目标的具体细化，是把目标加以分解成一系列可操作的具体研究项目。强调内容与目标要对应，忌两者不对称；强调语言简捷，具体说明研究什么内容，忌描述过多、忌将具体措施表述

使用CATIA对船舶机舱进行三维设计

使用CATIA对船舶机舱进行三维设计本文应用catia软件尝试设计机舱，展示了catia强大的设计功能。随着 ibm/dassault公司对其功能的不断完善，该软件一定能在船舶制造行业得到更广泛的应用。 1 引言众所周知，CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA 在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面，贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活，设计手段丰富简捷，其在船舶机舱三维设计中运用的基本功能可概括为以下6个方面： 1. 船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3. 舱室三维实体布置; 4. 二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5. 各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6. 电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台，无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时，用户可根据其具体的设计项目，分门别类地实时切换工作模式( 即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式 )，灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法，因而，用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源，同时，亦可构筑自己%26ldquo;个性化%26rdquo;工作模式，在其平台上设置各类工具条，选择合适的图标，补充相应的指令，从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入船体结构是进行船舶舱室设计的基础，CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种 CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况，提供了与这些软件(如：TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口，为船舶制造业已有的CAD/CAM/CAE应用软件向其方便灵活地导入数据提供了非常便捷的工具。本文直接读取TRIBON造船集成软件中的*.dxf格式的结构数据，转化、生成在CATIA软件中的船体结构模型，如图一所示。

结构光三维测量方法与相关技术

本技术公开了一种结构光三维测量方法，属于计算机视觉技术领域；方法包括：步骤S1，采用深度预测模型对目标物体的表面形成的第一变化图像进行预测，得到目标物体的深度图像；步骤S2，根据不同相移的第二变化图像，计算每一点的主值相位，并利用深度图像，对第二变化图像中每一点的主值相位进行相位展开处理，以得到连续相位场的分布图；步骤S3，采用标定的系统参数对连续相位场的分布图进行处理，以得到得到目标物体的表面每一个三维点的坐标，从而实现对目标物体的三维测量。上述技术方案的有益效果是：能够减少投射图像的数量，提高空间编码的效率和质量，最终获得高精度的三维测量结果。权利要求书 1.一种结构光三维测量方法，采用投影装置先后将伪随机图案和具有不同初始相位的标准余弦分布的光栅条纹图案投射到目标物体的表面，随后采用相机装置记录所述目标物体的表面经投射形成的图像；其特征在于，会预先训练形成一深度预测模型，所述深度预测模型的输入数据为投射所述伪随机图像后在所述目标物体的表面形成的一第一变化图像，输出数据为预测得到的所述目标物体的深度图像；所述光栅条纹图案投射到所述目标物体的表面并形成对应的第二变化图像；所述结构光三维测量方法具体包括：步骤S1，采用所述深度预测模型对所述目标物体的表面形成的所述第一变化图像进行预

测，得到所述目标物体的所述深度图像；步骤S2，根据不同相移的所述第二变化图像，计算每一点的主值相位，并利用所述深度图像，对所述第二变化图像中每一点的主值相位进行相位展开处理，以得到连续相位场的分布图；步骤S3，采用标定的系统参数对所述连续相位场的分布图进行处理，以得到所述得到目标物体的表面每一个三维点的坐标，从而实现对所述目标物体的三维测量。 2.如权利要求1所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S21，根据所述第一变化图像中得到的每一点的初始点云坐标以及所述深度图像分别处理得到每一点的空间点坐标；步骤S22，根据所述空间点坐标分别处理得到每一点的相位初值；步骤S23，根据每一点的所述相位初值分别处理得到每一点的条纹级数；步骤S24，根据每一点的条纹级数对每一点上根据所述第二变化图像计算得到的所述主值相位进行相位展开，以得到所述连续相位场的分布图。 3.如权利要求2所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S21中，根据所述第一变化图像中每一点的所述初始点云坐标以及所述深度图像，采用双线性插值方法分别处理得到每一点的所述空间点坐标。 4.如权利要求2所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：步骤S221，根据所述空间点坐标得到对应点在在投影平面上的投影坐标系中的投影点坐标；步骤S222，根据所述投影点坐标处理得到对应点的所述相位。

煤化学第8章-煤的化学结构概念及其研究方法

8煤的化学结构概念及其研究方法（多媒体课件教案）教学目标：了解煤的现代仪器分析、统计结构解析与化学分析等方法提供的关于煤结构的信息，掌握煤化学结构的基本概念。教学内容：基本概念：微晶、统计结构解析法、芳香度、基本结构单元、煤中低分子化合物基本原理：（1）X射线衍射、红外光谱和核磁共振波谱在研究煤结构中的作用（2）从煤的X射线衍射、红外光谱和核磁共振波谱得到的煤结构信息（3）煤的统计结构解析法原理（4）为什么说煤具有高分子聚合物特性（5）主要结构参数间的关系（6）煤化学结构的近代概念基本计算；（1）芳碳率（2）环缩合度指数引言：煤结构的研究方法大致分为三类。物理方法——仪器分析法，统计结构解析法。物化方法——溶剂抽提，吸附性能等。化学方法——氧化、加氢、官能团分析及其他化学反应。煤的结构具有特别的复杂性、多样性和不均匀性，迄今无法分离或鉴别出煤中的全部化合物。目前的研究水平仅限于：定性地描述其整体的统计平均结构及模型；定量地计算一系列结构参数，如芳香度。距完全揭示煤的真实结构还有相当大的距离。由于镜质组的代表性，故是煤结构的主要研究对象。 8.1 X射线衍射研究 8.1.1X射线图谱分析 X射线是研究晶体的常用仪器，对石墨有很好的适应性，煤不是晶体，但也存在有序排列的C原子。由图可见，石墨的谱图典型，煤的X峰粗糙，强度亦小，但仍可看出部分衍射峰，说明煤中确实存在一种近视有序的微小晶体——微晶。 X谱图中，100，110峰——芳香环碳网层面的平面大小。 002，004峰——芳香环碳网层面的堆砌高度。由X谱图，布拉格方程式，可推出微晶的结构参数 La ——芳香环碳网层面的直径——一维有序化。 Lc ——芳香环碳网层面的堆砌高度——二维有序化。 D hkl——芳香环碳网层面的间距。 8.1.2从X射线得出的信息 rank增大，La增大（无烟煤的La急剧上升）芳香环数及c原子数增加。 rank增大，Lc增大，年轻烟煤堆砌高度3~4，无烟煤5~6。

结构优化方法研究综述

结构优化方法研究综述结构优化方法研究综述【摘要】建筑结构优化对建筑整体的稳定性、可靠性、耐久性有非常重要的作用。文章针对建筑结构优化设计的主要因素，以及结构优化的方法等方面做简要的分析，以提高建筑结构的整体的稳定性、耐久性等性能。【关键词】结构设计；结构优化；结构类型 0引言建筑结构优化，即在一些建筑结构的设计方案中选取最优的或最适宜的设计方案，它参照数学中的模型最优化原理应用到建筑工程结构设计方案的优化比选中。研究发现，建筑结构在使用过程中是否稳定、耐久、合理等，主要决定于在建筑结构设计时选定的结构类型是否最优、是否最符合工程结构的需要。对于同一座建筑工程项目，不同的结构设计师知识储备不同，因此可能会设计出不同的结构类型、结构体系，但经过结构方案的优化、从而选取最优化的结构类型，提高建筑结构的使用寿命、稳定性能。 1建筑结构优化的主要因素 1.1荷载设计研究发现，任何一座建筑结构都需要受到水平力和竖向荷载的作用，同时建筑还要承受较大的风荷载、地震力的作用等。当建筑结构的整体高度比较低时，由结构本身的重力引起的竖向荷载对结构的作用比较明显，而水平荷载作用在结构上，产生的内力和位移比较小，往往在计算时不考虑水平荷载的作用；若在较高层建筑设计中，虽然所受到的竖向荷载仍对结构产生较大程度的影响，但水平荷载对建筑结构本身的影响比竖向荷载产生的影响更加强烈。研究表明，随着建筑结构整体高度的逐渐增加，水平荷载对建筑结构产生的影响越将会越来越大，因此，在建筑结构高度较高时，结构所承受的水平荷载对结构的影响则不可忽视。 1.2选取结构类型较轻的

在建筑结构优化过程中，要尽量选取结构体较轻的。在现代结构优化设计中，设计人员越来越重视选用轻质高强材料，从而做大程度上减轻整体结构的自重。由于在多层建筑结构中，水平荷载对结构产生的影响处于较次要地位，结构所承受的主要荷载是竖向荷载。由于多层建筑楼层较少，整体高度相对比较低，结构自重相对来说较轻，对材料的强度要求不是特高。但随着建筑结构高度的增加，在较多的楼层作用下，结构产生的自重荷载则会比较大，使得建筑结构对基础产生较大的竖向荷载，同时在水平荷载的作用下，结构的竖向构件（柱）中会产生较大的水平剪力和附加轴力。为了使得结构满足刚度和强度的要求，通常采取加大结构构件的截面尺寸，但是加大构件的截面尺寸会使得结构的整体自重增加。因此在高层建筑结构首先应该考虑如何减轻结构的自重。研究表明，当在高层或超高层建筑结构优化设计时，选用结构强度高、自重较轻的钢结构、高强混凝土结构可以很大程度上减小建筑结构的自重。 1.3 侧向位移据相关资料表明，建筑结构的侧向位移随着建筑高度的增加而逐渐增大，因此，在建筑结构的优化设计中，对层数较少、高度较低的结构，可以不考虑其侧向位移对结构的影响。但随建筑结构高度的增加，整体结构的侧移对结构产生的影响则不可忽视。研究表明，由于水平荷载对结构作用产生的侧移随着建筑高度的增加而逐渐增大，且侧移量与结构高度成一定的关系。在进行高层建筑结构优化设计时，既需要充分考虑建筑结构整体是否具有足够的承载能力，能否承受风荷载的冲击作用，又要求结构具有足够的抗侧移性能，当建筑结构受到较大的水平力作用下，其可以很好地控制产生过大的侧移量，确保结构整体的稳定性能。与低层或多层建筑相比，高层建筑结构的刚度稍微差一些，在发生地震灾害时，结构的侧向变形更大。为了确保高层建筑结构在进入塑性阶段后，结构整体仍具有较强的抗侧移性能，保持结构的稳定性，则需要在高层建筑结构的构造上采取合适的措施，确保结构具有足够的延性，从而满足结构的刚度要求。

一种基于机器视觉的结构光三维扫描系统

一种基于机器视觉的结构光三维扫描系统 0 引言随着制造技术的快速发展和制造领域的不断扩大，使得对制造产品的质量要求也越来越高。传统意义上很多对产品的检测方法已经不能适应现代制造业的要求。计算机视觉检测技术具有操作、维护简单，测量速度快，精度高，测量范围广等众多无可比拟的优点，被认为是检测技术领域中最具有发展潜力的技术。机器视觉被称为自动化的眼睛，在国民经济、科学研究及国防建设上都有着广泛的应用。机器视觉不但可以实现无接触观测，还可以长时间保持精度，因此，机器视觉系统可以广泛应用于长时间的、恶劣的环境。在此探讨了线性结构光三维扫描系统的特点。设计一种能够测量物体深度的结构光三维扫描系统，通过图像处理技术对激光条纹进行提取，并建立数学模型，采用三角法测量方法获取深度信息，对工件图像进行重建。最后，实验结果验证了该系统的有效性。 1 基于机器视觉的结构光三维扫描系统模型结构光测量是将激光器发出的光束经过光学系统形成某种形式的光，包括点、单线、多线、单圆、同心多圆、网格、十字交叉、灰度编码图案、颜色编码图案和随机纹理投影等投向景物，在景物上形成特定的图案，并通过图像处理，对图案进行提取，然后根据三角法进行计算，从而得到景物表面的深度信息。根据投射光图案的种类可分为单点法、单线法和图案法。1．1 系统的硬件结构设计如图 1 所示，文中所设计的结构光三维扫描系统由3大部分组成，分别是运动平台、激光器和摄像机。系统的运动平台由导轨丝杠机构成，丝杠上的滑块带动工件左右运动，丝杠由伺服马达驱动。摄像机垂直于导轨运动平面。激光器和摄像机与摄像机呈固定角度安装。激光器所射出的线形光斑垂直于工件的运动方向。激光器与摄像机的相对角度可以调节，调节范围由20~?45。之间。运动平台行程为100 mm,图像分辨率为0. 2 mm/pixel。 1．2 系统的数学模型建立系统的数学模型如图2所示。工件放置于运动平台上，摄像机垂直安装在运动平台正上方，激光与水平面的夹角B,激光器产生一字的线性结构光，由于物体表面与运动平台的高度差，条形光斑同时照射在物体上的A处和平台的B处。用摄像机获得光斑的图像，经图像采集卡输入至计算机，经过图像处理，可以测量出点A与点B的距离d,根据三角法公式tan 9 =H/d,可以通过光斑间距d 计算出工件的高度H。因此物坐标和像坐标对应关系为：其中：xg，yg，zg 分别为物坐标；k 为像素一毫米转换系数；xi ，yi 分别为图像坐标。 2 结构光光斑提取的相关理论与方法从系统的数学模型可知，物体的深度信息H主要受9和d的影响，而9主要表现为系统误差。因此，有必要对条纹间距d进行深入研究，以提高系统的精度。其主要包括：图像增强、图像二值化以及图像细化。 2．1 图像增强图像增强主要增加图像的对比度，突出图像中的高频部分。算法描述为：设原图像的灰度级为x，其最大和最小灰度级分别为xmax和xmin期望图像

结构光三维视觉测量

结构光三维视觉测量 1、应用简介结构光视觉方法的研究最早出现于20 世纪70 年代。在诸多的视觉方法中，结构光三维视觉以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取、实时性强及主动受控等特点，近年来在工业三维测量领域得到了广泛的应用。 2、系统设计原理、方框图、原理图结构光三维视觉是基于光学的三角法测量原理。如图所示，光学投射器（可以是激光器，也可以是投影仪）将一定模式的结构光投射于物体的表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像。该三维图像由处于另一位置的摄像机摄取，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓（高度）。直观上，沿光条显示出的位移（或偏移）与物体的高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理间隙。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面的三维形廓。结构光三维视觉测量系统由光学投射器、摄像机、和计算机系统三部分构成。根据光学投射器所投射的光束模式的不同，结构光模式可分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式和网格结构光模式。线结构光模式复杂度低、信息量大，应用最为广泛。下图为线结构光打在标定板和被测物体的光条图像。 3、选型原则、精度分析结构光视觉传感器的测量精度受诸多因素的影响，如摄像机本身的光学物理参数、光学投射器特征参数、传感器本身的结构参数及外界干扰源等等。在摄像机、光学投射测量环境一定的情况下，测量系统的结构参数对测量精度影响很大。实验和相关理论推导表明，测量点的定位误差和系统结构相关性如下：1）摄像机光轴和光平面垂直时，深度方向的测量误差最小。2）摄像机与光学投射器距离越远，测量误差越小。3）摄像机镜头放大倍率越小，测量误差越小；这也表面被测

船体结构建模主要内容

结构建模的主要内容生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准” 结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。要注意左右不对称的构件建模。 1 PANEL名：为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。 2 PANEL定位： ⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。 ① 主平面--- X |Y |Z ② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。即水平面：原点-X-Y；纵剖面：原点-X-Z；横剖面：原点-Y-Z 。 ③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。 ⑵ PANEL 的局部坐标系UVW ① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。建模可视面向下看。 ② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。建模可视面向左舷看。 ③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。建模可视面向尾看。 ④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。建模可视面向W 轴的逆方向看。 ⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。 ⑶ DAT 数据类型。是对应视图中的线条类型。 DAT=191 轨道线，用于水密结构件。 DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。例如非水密的底纵桁、舱壁等。 DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。 3 边界： ⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。 ⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。边界的数量不超过12条。 ⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。 ⑷ 边界的数量不超过12条。在建模可视面中逆时针方向排列。 4 板缝： ⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。 ⑵ 坡口： ① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tribon船体设计软件介绍

Tribon船体生产设计应用 2006-9-29网友评论1条点击进入论坛 Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块

通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节，主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。平面建模模块利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结果，通常曲面建模要先于平面建模。曲面建模模块利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲

(完整版)构造地质学的研究方法

构造地质学的研究方法。答：研究方法处常规的地质研究方法外，还有以下几方面：（１）地质制图；（２）显微构造与组构的几何分析；（３）实验构造地质学（模拟实验）。构造地质学的研究意义。答：构造地质学的研究意义理论上在于阐明地质构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动的规律及其动力来源；而实践意义在于应用地质构造的客观指导产生实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。不整合的识别及其理论意义和实践意义答：（１）地层古生物方面：上、下地层间缺失某些地层或化石带； (2)沉积方面的标志；上、下两套地层在岩性和上岩相上截然不同，两套地层间往往有古侵蚀面，并保存着古风化壳、古土壤或与之有关的残积矿床等。上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩。（３）构造方面：上、下两套地层产状不一致，构造变形强度不同，褶皱、断裂情况也各异；（４）岩浆活动和变质作用方面：上、下两套地层经受的岩浆活动、变质作用期次、强度、类型及特征不同。理论上，地层不整合是研究地质发展历史及鉴定地壳运动特征和时期的一个重要依据，也是划分地层单位的之重要依据之一，有助了解古地理古环境变化；实践上，不整合面及其上下相邻岩层中，常形成铁锰磷及铝土矿等沉积矿床；是构造上的薄弱带，有利于岩浆及含矿溶液活动，有利于形成交代和充填矿床；对油、气、水的储集也具有重要意义。另工程上可作为稳定性评价的条件之一。比较风力搬运与河水搬运的异同? 【答案】（1）相同点风力搬运与河水搬运都属于外力地质作用的搬运作用，（2）不同点①风力搬运只有机械搬运方式，搬运的是母岩风化后的碎屑物质，而河水搬运既有机械搬运方式又有化学搬运方式。河水的化学搬运方式是溶运，即易溶岩石及矿物成份溶解于河水，以离子状态进行搬运。 ②风力的机械搬运以悬浮、跳跃和蠕动三种方式进行。河水的机械搬运以悬运、拖运方式进行，拖运又分为跳跃和滚滑动方式。二者有相似之处但又有区别。 ③风的悬浮搬运以小于0.2mm的颗粒为主，即除粘土、粉砂外还包括细砂等颗粒，而河水的悬浮搬运以粘土、粉砂等较小颗粒。风的跳跃和蠕动搬运以0.2~2mm 颗粒为主，即砂级的粒度，而河水的跳跃搬运以砂为主，滚滑动以砾石为主。 ④比较风与河水的机械搬运，风的悬浮搬运粒度比河水的搬运粒度要大，而跳跃与滚动的方式是河水搬运的粒度大。试述干旱气候区湖泊的化学沉积作用。【答案】干旱气候地区的湖水，主要消耗在蒸发上。因此，湖水含盐度不断增高，致使淡水湖逐渐变成咸水湖，甚至盐湖。在盐湖中，各种盐类按其溶解度大小，依次沉淀出来（碳酸盐一硫酸盐~氯化物），由于水分不断蒸发，湖水面逐渐下降，加之沉积物不断淤积使湖底变浅，最后盐湖干涸，直至湖泊最后完全消失。可以归纳为以下几个阶段: （1）碳酸盐阶段溶解度较低的碳酸盐先达到饱和而结晶沉淀。钙的碳酸盐沉淀最早，镁、钠碳酸盐次之，此类湖泊称碱湖或苏打湖。（2）硫酸盐阶段湖水进一步咸化，深度变浅，溶解度较大的硫酸盐类沉淀下来，此类湖

基于solidworks的船体仿真平台设计

基于SolidWorks的船体仿真平台设计虚拟海战场的三维船体建模与实时显示包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。本文利用VC作为开发工具，SQL Server作为舰船性能结构数据库管理软件，SoliOWorks作为图形API，通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施。 0 引言 SolidWorks采用与Windows系统全兼容的3D软件，它的三维设计功能强大，界面友好，能让使用者以简单的操作方式进行高效的产品设计。其提供的基于特征选型的参数化造型功能，更是为开发者提供了良好的开发环境。 1 系统的体系结构与模型属性在进行船体建模时，三维模型和装配做好后，为了展示其功能或运动范围等，要进行仿真，虽然SolidWorks里有动画插件，但是只能做一般的直线运动，而对于实际试验操作中的具有复杂函数关系的运动就无法完成。针对这一问题，以军舰运动过程为例，利用Visual C++对SolidWorks进行二次开发，并引入LOD技术，使船体进行精确的仿真运动。并建立适合用户需要的SolidWorks船体仿真系统平台。船体仿真平台开发内容可大致分为两部分：一是战场环境和实体的三维建模，二是实体模型的仿真驱动。需要解决的具体关键技术大致有：舰船三维模型的建立、海洋自然环境及战场特效的建模与实时显示、视景节点与分布式仿真系统通信接口的设计开发、视点切换设计等。 2 可视化建模方法任何一个3D模型（即三维形体）都是由顶点、边、面3种图形元素构成的，而所有元素均以三维表示。三维形体在计算机内部的存储形式称为几何造型。在形式上，3D模型表示要包括几何数据和拓扑信息睡方面，而且两者是缺一不可的。将各种各样的数据转换为可视化工具可以处理的标准格式，这实际上是一个连续数据的离散化过程。对于连续数据的离散可以采用等值线的方法。等值线是由所有这样的点(xi，yi)定义，其中F(xi，yi)=Fi(Fi为一给定值)，将这些点按一定顺序连接组成了函数F(xi，yi)的值为Fi的等值线。本文采用https://www.360docs.net/doc/b817866484.html,网格序列法。网格序列法的基本思想是按网格单元的排列顺序，逐个处理每一个单元，寻找每一单元内相应的等值线段，处理完所有单元后，自然就生成了该网格中的等值线分布。对于一个船体物理模型，要将其转化为容易用计算机处理的数据，可以采用以下的步骤： 1)依照设计船的船型参数，通过母型船改造法，生成设计船的船型的型值。 2)根据船体型值点，用第2节的船体线框模型设计方法，创建船体线框模型。生成的船体边界曲线和三族剖面线必须光顺，否则用曲面覆盖时会产生缝隙。 3)创建曲面片边界网格，作为各个曲面片的边界。 4)按曲面片边界网格逐个计算曲面片的控制格，最后，得到整个船体曲面的控制网格。 5)利用检查曲面光顺性的工具：渲染、高斯曲率云图或等照度线，检查曲面的光顺性，交互修改或自动光顺船体曲面的控制网格，直至船体曲面光顺。 3D几何模型用SolidWorks函数库在WINDOWS环境中实现。为保持系统的灵活性和效率，图形用户界面用MFC方式实现。船体外形、总布置和结构信息直接录入数据库中。安全评估计算的结果保存在数据库中。船体建模仿真流程图如下：