机械零件3D网格模型的特征识别研究
基于机器学习的3D形状模型识别与应用研究
基于机器学习的3D形状模型识别与应用研究第一章前言在如今的世界里，3D 模型已成为数字化制造、游戏开发等领域的重要组成部分。
3D 模型具有高度的几何复杂性和多样性，由此产生了对于3D 模型的自动化处理和识别的需求。
机器学习作为一种广泛应用于数据分析和自动化处理的框架，已成为这一领域中的一种重要技术。
本文将涉及机器学习在3D 形状模型识别和应用方面的应用研究。
第二章 3D 形状模型识别技术在机器学习方面，3D 形状模型识别是一项复杂的任务。
常见的 3D 形状模型识别技术包括分类、检索、对齐和标记等。
其中分类是将3D 模型分为不同的类别，检索是根据给定的检索条件查找相关的3D 模型，对齐是将3D 模型对齐到一个参考框架，标记是在3D 模型上添加语义标记。
常见的方法包括传统的基于手工特征和模板匹配的方法以及基于深度学习的方法。
与传统方法相比，基于深度学习的方法具有更高的识别准确率和鲁棒性。
第三章基于传统方法的3D 形状模型识别基于传统方法的3D 形状模型识别主要基于手工特征和模板匹配的思想。
主要包括以下几个步骤：（1）特征提取：提取与3D 形状模型相关的特征，例如体素网格、表面网格、点云等。
（2）特征预处理：对提取的特征进行一定的处理，例如旋转、归一化等。
（3）特征匹配：使用已知标签的3D 形状模型作为模板，将测试模型与模板进行匹配。
（4）模型分类：根据匹配结果进行模型分类。
传统方法的缺点在于特征设计的不完全性和效果的依赖性。
因此，有必要引入基于深度学习的3D 形状模型识别方法。
第四章基于深度学习方法的3D 形状模型识别在基于深度学习的3D 形状模型识别中，主要基于以下技术来实现：卷积神经网络（CNN）、自编码器和生成对抗网络（GAN）等。
与传统方法相比，基于深度学习的3D 形状模型识别方法具有以下优点：（1）自动提取特征：深度学习模型可以自动提取对于识别3D形状模型有用的特征。
（2）鲁棒性：与传统方法相比，基于深度学习的方法对于光照、姿态等变化的鲁棒性更高。
基于模型检索的三维物体识别算法研究
基于模型检索的三维物体识别算法研究概述三维物体识别是计算机视觉领域的重要研究方向，具有广泛的应用前景。
基于模型检索的三维物体识别算法是一种常用的方法，通过将输入的三维物体与预先建立的模型库进行匹配，来实现对物体的识别与分类。
本文将探讨基于模型检索的三维物体识别算法的研究现状、相关技术及未来发展方向。
一、研究现状目前，基于模型检索的三维物体识别算法已经取得了很大的发展，许多有效的方法被提出。
主要的研究成果包括以下几个方面：1. 特征提取：特征提取是三维物体识别的基础，常用的特征包括形状特征、颜色特征、纹理特征等。
例如，使用深度学习技术从点云数据中提取特征，可以更好地表示物体的形状和结构信息。
2. 模型匹配：模型匹配是核心环节，常用的方法包括最近邻搜索、类别投票等。
例如，使用KD树和RANSAC算法能够高效地进行点云匹配，从而实现物体的识别和定位。
3. 数据集构建：数据集的构建对于算法的性能评估和提高具有重要意义。
目前，许多公开的三维物体数据集已经被建立，如ModelNet、ShapeNet等，这些数据集为算法的研究和对比提供了基础。
二、相关技术在基于模型检索的三维物体识别算法研究中，涉及到以下几个相关技术：1. 深度学习：近年来，深度学习在计算机视觉领域取得了巨大成功。
将深度学习技术应用于三维物体识别算法中，能够有效地提取特征，并提高物体识别的准确性和鲁棒性。
2. 点云处理：点云是三维物体识别的常见数据形式，其处理涉及到点云的滤波、特征提取、分割等。
例如，使用法线特征可以帮助区分不同物体的表面结构。
3. 模型库建立：建立一个丰富、多样化的模型库对于算法的性能和泛化能力至关重要。
模型库的建立涉及到物体的扫描、重建、分割等。
例如，使用结构光或立体摄像机技术可以获取物体的三维形状。
三、未来发展方向基于模型检索的三维物体识别算法仍然存在一些挑战和有待解决的问题，未来的研究可以考虑以下几个方向：1. 多模态融合：将多种信息（如颜色、纹理、形状、深度）融合起来，可以提高物体识别的性能和鲁棒性。
零件三维特征信息模型研究与应用
机 械产 品 的本 质就 是利 用形状 和位置来 获得 一 定的功 能 ， 了表 达设计 的 信息 ， 以采用 不 同的方 为 可 式 。如 传统 的二 维工 程 图被 称 为“ 程 师 的语 言” 工 ，
将工程 师构 思 的空 间立 体 形 体 、 寸 精度 要 求 等 信 尺 息 以二维平 面 的方 式 传递 给 制 造 者 ， 造 者在 进 行 制
立体 图 。这 一 过 程 经 历 了三 维一 二维一 维 的 转 换 ， 三 耗 费了大 量 的精 力 。若 能 直 接 以三 维 形 体 进 行 传 递 ， 会省 去平 面到 三维形 体重 建 的过程 ， 目前三 则 而 维Ｃ ＡＤ软件 的广泛 应用则 为其 提供 了 可能 。 进行 零 件设 计 以 目标 功 能 来驱 动 ， 何 体 上 的 几 槽 、Ｌ 尺 寸 以及 位置 精度 等都 是为 了满 足一定 的功 孑、
含有 工程 意义 和基 本几 何实 体信 息 的集 合 。它既 能
方便 地 描述零 件 的几何 形状 ， 能为加 工 、 析及 其 又 分 他工 程应 用提 供必 要 和充分 的信 息＿ 。这个定 义 强 １ 调 了特 征具有 包 括 几何 形 状 、 度 、 精 材料 、 术 特 征 技 和管理 等属性 ， 同时 也 强调 了特 征 是 与设 计 活动 和 制 造有 关 的几 何 实体 ， 因而 是面 向设计 和制 造 的 ， 此
过程 的不 同阶段 ， 因此对 特征 的定 义也 不完 全相 同 。 一般认 为特征 具 有 属性 ， 与设 计 、 造 活 动 有 关 ， 制 是
念 也可 以延伸 到工 艺 设计 和加 工 制 造 过程 中 ， 特 将
征 作为设 计 、 艺 和制 造 信 息 的 载 体 ， Ｃ Ｐ和 工 在 ＡＰ Ｃ ＡＭ 系统 中流动 。 系统 集成 是 目前企业 信 息化 中面 临的重 要 问题 之一 ， 一 问 题 的 产 生 主 要 是 因 为 Ｃ 这 ＡＤ、 ＡＰ 、 Ｃ Ｐ Ｃ ＡＭ 等 系统 是 各 自独 立 发 展 起 来 的 ， 们 之 间 没 它
机械工程中的三维模型分析与建模
机械工程中的三维模型分析与建模近年来，随着科技的飞速发展和计算能力的增强，三维模型分析与建模在机械工程领域发挥着越来越重要的作用。
三维模型分析与建模是指利用计算机软件和技术，通过对机械产品进行数字化建模和分析，以实现设计、制造、装配等各个阶段的高效和精准。
一、三维模型分析对于机械工程师来说，三维模型分析是设计和制造过程中的重要环节。
通过对机械产品进行三维模型分析，可以更好地理解产品的结构和运行原理，从而为设计和改进提供依据。
同时，三维模型分析还能够识别可能存在的问题和缺陷，提前发现潜在的风险，为产品的安全性和可靠性提供保障。
在三维模型分析中，常用的方法包括有限元分析、动力学分析和流体动力学分析等。
有限元分析是最常用的方法之一，它通过将实际物体划分为有限数量的子元素，将复杂的实际问题转化为较简单的数学和物理问题，从而得到准确的应力应变分布和变形情况。
动力学分析主要研究机械产品在运动过程中的力学行为，包括速度、加速度、惯性等参数的计算和分析。
流体动力学分析则研究气体或液体在机械产品中的流动特性，包括速度、压力、流量等参数的计算和分析。
二、三维模型建模三维模型建模是机械工程设计的基础，它通过将机械产品的形状、结构和功能等信息转化为数字模型，在计算机中进行可视化和虚拟化的设计过程。
通过三维模型建模，设计师可以更直观地理解和表达产品的设计意图，从而减少沟通误差和设计返工。
同时，三维模型建模还能够为机械产品的制造和装配提供便利，实现自动化和智能化的生产流程。
在三维模型建模中，常用的软件有SolidWorks、CATIA、Pro/E等。
这些软件具有强大的建模和装配功能，能够帮助工程师快速创建复杂的三维模型，并进行设计验证和优化。
此外，还有一些开源和免费的建模软件，如Blender、FreeCAD等，可以满足一些小型企业和个人的需求。
三、三维模型分析与建模的应用三维模型分析与建模在机械工程领域有着广泛的应用。
首先，它在产品设计和优化中起到了至关重要的作用。
三维模型识别与建模技术研究
三维模型识别与建模技术研究三维模型识别与建模技术是计算机科学和计算机视觉领域中的重要研究方向。
它涉及使用计算机算法和技术从二维图像或现实世界中的物体中自动创建三维模型，并将其识别和分类。
这项技术在许多领域中具有广泛的应用，如虚拟现实、游戏开发、建筑设计等。
一、三维模型识别技术三维模型识别技术是指从输入的图像或真实世界场景中自动识别和提取三维模型。
这项技术涉及到图像处理、特征提取、模型匹配等关键步骤。
首先，图像处理是三维模型识别的基础。
在这一步骤中，需要对输入的图像进行预处理，包括去噪、边缘检测、图像增强等处理操作，以获得更清晰、更准确的图像。
其次，特征提取是三维模型识别的核心。
通过特定的算法和技术，从预处理后的图像中提取出模型的关键特征信息，如形状、纹理、颜色等。
常用的特征提取方法有SIFT、SURF和HOG等。
最后，模型匹配是三维模型识别的重要步骤。
通过将提取到的特征与预先建立的模型进行匹配，确定输入图像中的对象是哪一类模型。
模型匹配可以使用基于特征描述符的相似度计算，如特征对比和特征匹配，也可以使用机器学习算法，如支持向量机（SVM）和深度学习方法，如卷积神经网络（CNN）。
二、三维模型建模技术三维模型建模技术是指根据给定的输入数据（如图像、点云数据等）自动生成三维模型的过程。
这项技术涉及到三维重建、三维扫描、纹理映射等关键步骤。
首先，三维重建是三维模型建模的重要环节。
它通过从一系列图像或点云数据中提取几何信息，并将其转化为三维空间中的几何模型。
三维重建方法包括基于立体视觉的结构光扫描、多视图几何重建、体素表示等。
其次，纹理映射是三维模型建模中不可或缺的一步。
它将彩色图像或纹理图像映射到三维模型的表面，使模型更加具有真实感。
纹理映射通常涉及到纹理坐标生成、纹理坐标映射和纹理坐标优化等过程。
最后，三维模型建模的其他关键步骤包括模型修复、拓扑结构优化和模型精细化等。
这些步骤的目的是消除模型中的缺陷、提高模型的质量和精度。
机械零件有限元分析-5-第四讲-网格划
THANKS
感谢观看
理现象。
均匀性
网格的分布应尽量均匀，以提 高计算精度和稳定性。
局部细化
对于关键区域或需要更高精度 的地方，应进行局部网格细化
。
边界条件处理
在边界区域，应根据实际情况 处理网格，以避免出现奇异性
和不合理的解。
03
网格划分的方法和技术
结构化网格划分
01
02
03
结构化网格
按照一定的规则和顺序对 有限元模型进行网格划分， 每个网格单元具有相同或 相似的形状和尺寸。
详细描述
对于形状不规则、结构复杂的机械零件，网格划分变得困难，需要采用特殊的有 限元网格划分方法，如自适应网格、非结构化网格等。
实例三：多物理场耦合的网格划分
总结词
多物理场、耦合、复杂度增加
详细描述
对于涉及多个物理场耦合的机械系统，如热-力耦合、流-固耦合等，网格划分变得更加复杂。需要采用多物理场 耦合的有限元网格划分方法，如分区耦合、全局耦合等。
网格划分的重要性和意义
网格划分是有限元分析的关键 环节，它决定了模型的离散精 度和计算规模。
合适的网格划分能够提高计算 精度，降低模型的自由度，从 而减少计算时间和资源消耗。
不合理的网格划分可能导致计 算精度降低，甚至出现数值不 稳定或计算失败的情况。
02
网格划分的基本概念
网格划分的定义
网格划分是将连续的物理模型离散化 为有限个小的单元，每个单元称为网 格或节点。
自适应移动节点
03
根据计算结果动态移动网格节点，以保持网格质量。
05
实例分析
实例一：简单零件的网格划分
总结词
规则、简单、容易划分
详细描述
机械零件三维表面形貌测量与评定的研究
机 械 设 计 与 制 造
一
第 ８期
２０ ０ ７年 ８月
１２一 ０
Ｍａ ｈｉｅ ｙ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｓｇ
＆
Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ
文章编号 ：０ １ ３９ （０ ７ ０ — １２ ０ １０ — ９ ７ ２ ０ ）８ ０ ０ — ２
机械零件三 维表 面形 貌测量与评 定的研 究
杨旭 东 １ 李 家春 谢 铁 邦 ， ２ （ 中科技 大学 ， 华 武汉 ４ ０ ７ （ ３ ０ ４） 贵州 大学 ， 阳 ５ ０ ０ ） 贵 ５ ０ ３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈｏ ｈ ｅ ｎｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｒ ｅｔ ｏ ｒ ｐ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉａ ｉ ｎｏ ｓ ａ ｏ ｎ ｄｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｆ ａ ｚ ｏ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｏ ｃ ａ ｉａ ｍｐ ｎ ｎ ｃ ｏ ｅ ｔ
（ Ｇｕｚ ｏ ｉｅｓｔ， ｉａ ｇ５ ０ ０ ， ｈｎ ） ｉｈ ｕ Ｕｎｖ ｒｉ Ｇｕｙ ｎ ５ ０ ３ Ｃ ｉａ ｙ
【 要 】介绍 了机械零件三维表面形貌的测量与评定 ， 了激光干涉式位移 摘 分析
理 和 干 涉条纹 信号 的 细分方 法 。 激光 干 涉式位移 传 感 器的精 度达 到 了 ５ｍ 左右 。 ｎ 另夕 二 维 工作 台也是 整 个测量 系统 的 关键 部 分 。 因为采 用 了光栅 尺作 为二 维 工作 台的计 量 系统 ， 以在 表 所
Ｘ Ｙ二 维 —
工作台
Ｊ 光栅信号 ｝ １ ＿ 处理电 一 路卜一 Ｊ Ｉ 和 Ｙ向电Ｉ ｘ
—
工 控
ｒ ｒ 机驱动电路 卜
图 １测量系统结构关系图
三维原始形貌和评定参数值 。
三维实体网格模流分析介绍及应用
三维实体网格模流分析介绍及应用作者：(台湾)科盛科技股份公司张政亿刘文斌摘要：由于塑料射出产品大多为薄壳产品，因此在模流分析上多使用薄壳模型(shell model)并指定厚度；或用STL格式模型，再依薄壳理论分析之。
但由于薄壳理论的简化太多，在先天有诸多的限制，无法完全仿真塑料流动上的的所有现象;再加上部份的塑料件实为粗厚件，其厚度已超出薄壳理论的范围，且网格厚度定义不易，种种的误差累积可能会使分析结果的参考性变低。
新一代的三维模流分析技术，使用三度空间的实体元素，不需做任何厚度的假设；再加上统御方程式不做任何的减化。
可忠实的表现出所有塑料流动上的现象，其参考性也大为提高。
本文即藉由Moldex3D以及数个实际案例来说明三维模流分析技术的优异性能。
关键词: 三维模流分析、Moldex3D、shell model、薄壳理论一、案例因为使用实际3D理论来求解，因此对于塑料射出的应用不再局限于薄壳件，应用的范围更为广泛，且所得到的结果更为准确，在此列举连结器─如图1及图2所示、手机上盖─如图3及图4所示的实际短射与Moldex3D分析结果比较以供参考。
下文中并将列举不同案例以说明3D模流分析在实际产品上的应用。
图1、连接器产品模流分析与短射样品比较图2、连接器产品模流分析与短射样品比较图3、手机外壳产品模流分析与短射样品比较图4、手机外壳产品模流分析与短射样品比较A.喷流现象非薄壳件的一个常见的流动现象为喷流(jetting)，通常这种现象会在成品表面留下皱折的痕迹。
以薄壳理论为基础的mid-plane及STL 网格对于这种肇因于厚件及高射速的流动现象均无法做正确的仿真。
本案例的几何如图5; 一模四穴含流道的体积约为635c.c.，充填时间为5秒，每一穴的每秒流率约为32c.c.，对一般射出而言并不算高速，但因为本案例几何造形不属于薄壳件，如此射速已足以让熔胶突出模壁表面，依此即可预测此处将有熔胶皱折的喷流现象产生。
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第０ ６期
２ ０ １ ７年 Ｏ ６月
机 械 设 计 与 பைடு நூலகம் 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｌ ７ ５
机械 零 件 ３ Ｄ 网格 模 型 的特征 识 别研 究
袁 浩， 戴恩虎， 陈倩云， 李明珠
２ １ ２ ０ １ ３ ） （ 江苏大学 机械工程学院 ， 江苏 镇江
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ， ａ ｒ ｔ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｔｕ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ
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线信息与机械零件特征的属性 ， 识别 出基本体和机械零件常见特征 ， 如： 孔特征、 槽特征。通过实例验证 了该特征识别方法的
可行 ｝ 生， 且该方法与模型参数化紧密结合起来 ， 为实现机械 零件 自 动特征识别和模型参数化提供一定的参考
关键词 ： 机械零件 ； 特 征 识别 ； 特征线 ； 参 数化 建 模 ； 三 维 网格 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ １ ７ ５ — ０ ４
ｆ ｒ ｏ ｍ ３ Ｄ ｍ ｅ ｓ ｈ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ， ｔ ｈ ｅ
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摘
要： 为寻求与模型参数化紧密结合的特征识别方法 ， 针对机械零件 ３ Ｄ网格模型 ， 提 出了一种基于特征线的特征识别方
法。通过二面角阈值 的方式提取封 闭特征线， 计算每两条特征线的夹角并判断特征线形状 ； 对特征线的凹凸性和每两条特征
线的叉积进行计算， 确定特征线性质 ： 面特性、 内外环 ； 对模型进行 区域分割处理 ， 计算顶点曲率， 判断区域的类型。依据特征
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｒｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ３Ｄ Ｍｅ ｓ ｈ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐａ ｒ ｔ ｓ
Ｙ Ｕ Ａ Ｎ Ｈａ ｏ ， Ｄ Ａ Ｉ Ｅ ｎ — ｈ ｕ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｑ ｉ ａ ｎ — ｙ ｕ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｍｉ ｎ ｇ － ｚ ｈ ｕ