مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بکارگیری روش نلدر- مید در فرآیند تطابق ابر نقاط و مقایسه آن با روش‌های تجزیه مقادیر منفرد و الگوریتم ژنتیک

نویسندگان
1 دانشیار هیات علمی- دانشگاه بیرجند
2 دانشجوی دکتری
3 استادیار هیِات علمی- دانشگاه بیرجند
چکیده
در مهندسی معکوس گاهی اوقات با توجه به ابعاد و پیچیدگی قطعه‌کار نیاز به چندین بار برداشت نقاط توسط ماشین اندازه‌گیری مختصات و یا اسکن نوری و تنظیمات مربوطه می‌باشد. برای مدل‌سازی قطعه‌کار، لازم است نقاط به‌دست آمده از اندازه‌ برداری‌های متفاوت در یک سیستم مختصات بیان شود، که به این عملیات تطابق می‌گویند. فرآیند تطابق برای دو یا چند ابر نقاط، تعیین تبدیل هندسی بین آنها در یک سیستم مختصات مطلق است. از تطابق، پارامترهای چرخش (سه زاویه) و جابجایی (سه مؤلفه جابجایی) به دست می‌آید. با داشتن مختصات حداقل سه نقطه متناظر در دو دستگاه مختصات محلی و مطلق، با توجه به معادلات ریاضی می‌توان پارامترهای تطابق را به دست آورد. در عمل با توجه به عدم دقت و وجود اغتشاش در داده‌ها، برای منطبق نمودن آنها (فرآیند تطابق) از روش‌های دیگر استفاده می شود. در این مقاله با توجه به مشکلات عملی و لزوم فرآیند تطابق در مباحث کاربردی، روش نلدر- مید در کاربردی متفاوت، برای انجام فرآیند تطابق ابر نقاط به کار گرفته شده است، هم چنین روش‌های تجزیه مقادیر منفرد و الگوریتم ژنتیک پیاده‌سازی شده‌اند. این روش‌ها از لحاظ دقت، میزان همگرایی و زمان اجرا با یکدیگر مقایسه گردیده‌اند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Employing Nelder-Mead Method in Point Clouds Registration Process and Comparison of the Results with Singular Value Decomposition and Genetic Algorithm

نویسندگان English

khalili khalili 1
Mohammad Khosravi 2
Hossien Amirabadi 3
چکیده English

In reverse engineering it may be required to perform multiple measurements due to the size and part complexity limitations of the physical equipment CMM / Optical Scanner and / or settings. To model the whole part it is required to bring different point sets obtained during different scans to a common coordinate system. Registration process for point clouds is to find the geometric transform between them in which all point clouds are transformed into a single absolute coordinate system. Theoretically, it is very straight forward to perform registration by finding the six components of transformation matrix (3 angles plus 3 displacements) and this can be mathematically determined if three non-linear points are known in both global and local coordinate systems. The process of registration is strongly affected by inaccurate data and may fail in the case of noisy data, hence other methods are usually sought to find the transformation matrix. This paper tries to solve the problem in practical applications. The Nelder-Mead method was employ for point clouds registration for the first time. The registration was also performed using Singular value decomposition and Genetic Algorithm methods. The three methods were compared in terms of convergence, accuracy and computation time.

کلیدواژه‌ها English

Reverse engineering
Registration
Point Clouds
Optimization