本文選題：預(yù)處理 + 相機(jī)標(biāo)定　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展迅速的背景下,工程機(jī)械得到了廣泛的應(yīng)用。其中,占比30%的便是液壓挖掘機(jī)。然而,我國液壓挖掘機(jī)研發(fā)基礎(chǔ)還相對薄弱,主要動力部件依賴進(jìn)口,部分核心技術(shù)開發(fā)“受制于人”。為自主研發(fā)出性能更優(yōu)的液壓挖掘機(jī),我國各大挖掘機(jī)廠商投入了大量研究�？墒�,若對液壓挖掘機(jī)的設(shè)計與優(yōu)化全部采用實(shí)車試驗(yàn)的方式,可能會造成研發(fā)周期長、成本高和效率低等問題�；谝簤杭虞d實(shí)驗(yàn)臺搭建的挖掘機(jī)動態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)可承擔(dān)部分實(shí)車試驗(yàn)的工作,將部分研發(fā)工作引入到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行,減少實(shí)車試驗(yàn)的風(fēng)險與成本,并避免實(shí)車試驗(yàn)的部分局限性,有效提高研發(fā)的效率,縮短研發(fā)周期。本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到液壓挖掘機(jī)的研發(fā)實(shí)踐中,開發(fā)了基于“虛實(shí)融合”的挖掘機(jī)作業(yè)過程的動態(tài)模擬系統(tǒng)。其中的“虛實(shí)融合”主要包括虛擬場景與真實(shí)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的融合;操作者面向虛擬環(huán)境完成挖掘作業(yè)循環(huán)時,先導(dǎo)手柄的操縱與工作裝置各油缸壓力數(shù)據(jù)同步播放的融合。為保證能夠真實(shí)復(fù)現(xiàn)挖掘機(jī)的作業(yè)過程,論文在采集挖掘機(jī)現(xiàn)場作業(yè)時動臂大腔和小腔、斗桿大腔和小腔、鏟斗大腔和小腔、液壓泵及各先導(dǎo)閥等的壓力數(shù)據(jù)的同時,基于RGBD傳感器,通過點(diǎn)云的獲取、下采樣、濾波、配準(zhǔn)拼接以及三維重構(gòu),完成了基于挖掘機(jī)實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的三維重建。同時,為了保證模擬系統(tǒng)中挖掘機(jī)現(xiàn)場實(shí)測壓力數(shù)據(jù)的正常加載,論文采用對各項(xiàng)壓力數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行分析的方法,將挖掘機(jī)的作業(yè)過程分為下放、挖掘土壤、提升鏟斗及回轉(zhuǎn)、卸載土壤和返回五個階段,通過虛擬環(huán)境中挖掘機(jī)的運(yùn)動信息提示,實(shí)現(xiàn)了先導(dǎo)操縱與工作載荷播放的匹配。論文主要完成以下工作:1.采用RGBD傳感器Kinect 2.0對液壓挖掘機(jī)實(shí)車作業(yè)時的三維場景信息進(jìn)行采集,并以點(diǎn)云數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲。設(shè)計了三面標(biāo)定靶標(biāo),對Kinect相機(jī)進(jìn)行了外標(biāo)定處理;2.針對Kinect獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)存在冗余及噪聲信息,采用體素網(wǎng)格濾波器對點(diǎn)云進(jìn)行下采樣,并利用平均距離法以及近鄰傳播法對點(diǎn)云中存在的離群點(diǎn)及離群點(diǎn)簇分別進(jìn)行濾波處理。另外,采用改進(jìn)的雙邊濾波算法對混在真實(shí)點(diǎn)云中的噪點(diǎn)進(jìn)行“保邊去噪”處理;3.通過曲率、歐氏距離以及夾角特征等約束選取基于多視角的多幅點(diǎn)云的初始配準(zhǔn)匹配點(diǎn)對,采用四元素法對其進(jìn)行求解,完成了點(diǎn)云的初始配準(zhǔn)。通過修改ICP算法中最近點(diǎn)的求取方式,定義兩個點(diǎn)云之間的距離,并對其設(shè)定相應(yīng)的閾值,改進(jìn)了傳統(tǒng)的ICP算法,完成了基于多視角的點(diǎn)云的精確配準(zhǔn)拼接;4.對基于傳統(tǒng)的逐點(diǎn)插入法進(jìn)行Delaunay三角剖分的曲面重建算法中比較耗時的點(diǎn)定位問題及非Delaunay三角形的確定問題提出了優(yōu)化的解決方案,對拼接完成的點(diǎn)云進(jìn)行曲面重建,完成了基于液壓挖掘機(jī)真實(shí)作業(yè)環(huán)境的虛擬場景建模;5.通過對由挖掘機(jī)實(shí)車作業(yè)實(shí)驗(yàn)采集到的各壓力信號數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行分析,反向判別了挖掘機(jī)作業(yè)的各個階段,分析并得出了挖掘機(jī)作業(yè)的先導(dǎo)控制時序圖;建立了挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動學(xué)模型,并基于粒子系統(tǒng)對虛擬場景中作業(yè)區(qū)域的地面進(jìn)行了物理建模,實(shí)現(xiàn)了虛擬場景中挖方和倒土的真實(shí)效果;最后,通過在虛擬場景中設(shè)置直觀的操縱提示,操作手在試驗(yàn)臺操縱先導(dǎo)手柄成功完成了挖掘機(jī)工作裝置一個作業(yè)循環(huán)的壓力加載。
[Abstract]:A dynamic simulation system based on " virtual reality fusion " is developed in this paper . By modifying the nearest point in the ICP algorithm , the distance between two point clouds is defined , and the corresponding threshold value is set , and the virtual scene modeling based on the real working environment of the hydraulic excavator is completed .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU621;TP391.9

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本文編號：1906079