三角网格曲面孔洞修补算法

针对反求工程中由于点云数据的不完整而产生的三角网格孔洞,提出了一种三角网格模型孔洞的空间修补算法。在提取孔洞边界特征后进行边界预处理,建立孔洞边界特征平面,并将孔洞边界向该平面投影;逐次寻找投影多边形中夹角最小的对应空间边界点作为网格生长点进行修补,直至新增的三角网格覆盖原有的孔洞;以孔洞边界周围的网格顶点作为采样点,对新增的孔洞网格顶点位置进行最小二乘拟合调整,以实现孔洞的准确修补。通过实例验证,说明该方法具有较好的孔洞修补精度和稳定性。     

基于RBF神经网络的三角网格曲面孔洞修补

针对由测量数据重建得到的三角网格曲面存在孔洞的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的修补方法.该方法首先检测出孔洞,通过对孔洞特征多边形实施三角化获得新增三角片顶点;在孔洞边界周围采集三角片顶点,将其作为样本点集来训练RBF网络;将训练好的RBF网络用于新增三角片顶点坐标的优化,最终实现孔洞的修补.修补实例表明,该算法对流形曲面上封闭孔洞的修补精度较高,修补效果良好.     

基于最小二乘支持向量机的三角网格修补算法

为实现点云数据孔洞区域的修补,提出了一种基于最小二乘支持向量机的三角网格曲面孔洞修补算法。首先检测出孔洞,采集孔洞边界周围的三角片顶点作为学习样本训练最小二乘支持向量机模型;然后对孔洞多边形进行平面填充,获得新增三角片的顶点,并用已训练好的最小二乘支持向量机模型将其优化,最终实现孔洞的修补。实验结果表明,该方法的精度和处理速度优于人工神经网络,具有一定的实用性,为孔洞修补研究提供了一种新思路。     

三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞修复算法

提出一种针对三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞修复算法,由初始导引点出发,根据几何特征搜索孔洞边界,并以水平集方法扩展边界,获取目标问题区域。基于边界采样和投影方法建立代理曲面,实现了内环三角化细分和三维网格表面的自由变形。通过合并环间区域和引入边缘约束的平滑过程,得到缺失实体孔洞的上缝合面。在此基础上向内扩展,获取孔洞下表面边界轮廓,搜索出上下边界环之间的三角网格区域,并利用同样的方法构建缺失实体孔洞的下缝合面。最终,连接上下缝合面以及两个边界轮廓环之间的三角网格区域得到修复实体。试验制作的样件表明,算法能简化人工交互设计的步骤,生成高质量的修补结果。     

非封闭三角网格模型边界特征的自动识别

孔洞修补是反求工程中的重点研究内容之一,孔洞修补必须要准确定位和识别孔洞边界。非封闭三角网格模型边界和孔洞边界的识别多采用人机交互方法。提出一种新的孔洞边界自动识别方法:将边界顶点和边界网格向该边界对应的投影特征平面投影以获得边界投影多边形,利用平面几何多边形内角和知识进行自动识别,若边界投影多边形所对应的无网格部分夹角总和等于多边形的内角和则为孔洞边界,反之则为模型边界。通过实例验证,该方法能够自动识别出模型边界和孔洞边界并分离,提高了在非封闭三角网格模型中孔洞边界识别的效率。     

基于径向基函数的多种类型孔洞修补算法研究

利用径向基函数对散乱数据点进行曲面重建受到越来越多学者的关注,并被应用于解决网格模型中的孔洞修补问题。本文在实现径向基函数对简单孔洞进行修补的基础上,进一步研究了对多种类型孔洞的修补问题,提出了统一的修补算法:首先利用填充算法对孔洞进行填充,然后使用径向基函数建立孔洞区域的隐式曲面,最后将新增加的三角片顶点调整到建立的隐式曲面上,并给出了修补结果的优化处理。实例证明,该算法适用性好,对不同类型孔洞的修补效果理想。     

基于变分隐式曲面的三角网格孔洞修补

针对三角网格模型存在的孔洞问题提出一种基于变分隐式曲面的孔洞修补算法。首先，利用孔洞边界信息构造插值孔洞边界的变分隐式曲面并将其网格化，得到初始孔洞网格，再利用边界点裁剪初始孔洞网格，最后把裁剪后的孔洞网格与初始网格拓扑合并，完成孔洞修补。算法充分考虑了孔洞周围的信息，使得孔洞网格与原始网格光滑连接，取得了比较好的效果。     

基于变分隐式曲面的三角网格孔洞修补

针对三角网格模型存在的孔洞问题提出一种基于变分隐式曲面的孔洞修补算法。首先,利用孔洞边界信息构造插值孔洞边界的变分隐式曲面并将其网格化,得到初始孔洞网格,再利用边界点裁剪初始孔洞网格,最后把裁剪后的孔洞网格与初始网格拓扑合并,完成孔洞修补。算法充分考虑了孔洞周围的信息,使得孔洞网格与原始网格光滑连接,取得了比较好的效果。     

保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补方法研究

针对由点云数据重建得到的多边形网格模型存在孔洞的问题,提出了一种保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补算法.首先,利用基于径向基函数的插补方法获得能够近似地逼近孔洞区域的光滑隐式曲面.然后,利用正则化匹配算法对该隐式曲面进行三角化,完成孔洞填充曲面片与原始模型的孔洞边界的缝合.最后,针对孔洞边界存在尖锐特征进行特征增强处理.实验结果证明,该算法对多边形网格模型的孔洞修补取得良好效果,并能够有效地恢复孔洞区域包含的尖锐特征.     

基于无网格局部Petrov-Galerkin法的曲面修复算法

针对三维残缺数据曲面重构的困难,提出残缺点云或有孔洞网格曲面数据修复的新算法,该方法通过拟合进行曲面重构,大大减小了边界节点误差的影响;同时采用基于板壳理论的无网格法,使孔洞曲面修复更光滑,尤其可以更真实地修补出锻压制造的薄板零件.首先应用移动最小二乘法插值对残缺点云进行边界提取,然后给出逐层节点布置算法,最后应用基于最小势能原理的无网格法进行曲面修复,并将通常无网格法中积分圆域改进为多边形域.编写相应程序,经简单二次曲面缺损网格修补验证算法的有效性,结果分析表明误差很小,曲面修复结果理想.为进一步证明算法实用性,对实际薄壳产品的孔洞进行算法应用,修补效果理想.     

加工圆周等分孔的通用夹具

在圆周等分孔加工中，孔的位置精度要求难以保证，废品率高，加工效率低。此文介绍一种专用夹具的设计，以满足孔加工的位置精度要求。该夹具制造较简单，使用、返修方便。     

开孔形状对迷宫冷却结构冷却效率的影响

为了获得开孔形状对燃烧室新型迷宫复合冷却结构冷却效率的影响规律,采用数值模拟方法研究迷宫冷却结构的外侧壁冷却孔分别为簸箕形孔、圆锥形孔和圆柱形孔时内外壁温的分布情况,获得其壁温及冷却效率的分布规律,并在迷宫冷却结构三层壁的热侧面对它们的冷却效率进行对比。研究表明:在一定范围内,外侧壁冷却孔为带有扩张形出口的簸箕形孔和圆锥形孔时,迷宫冷却结构三层壁热侧面的冷却效率优于圆柱形孔的;并且席壁热侧面的冷却效率与外侧壁冷却孔的流量系数正相关。     

物体三维数字化中消除遮挡孔洞的视点规划方法研究

针对视点规划研究中的遮挡与孔洞问题,提出了通过建立点云孔洞边界点最小包容盒来有效消除遮挡孔洞的新方法。把视点规划分为侧面信息激光扫描视点规划和遮挡孔洞表面扫描视点规划,以孔洞边界点最小二乘平面的平行面为视觉系统扫描遮挡孔洞表面的运动平面,视觉系统的平移运动范围大于最小包容盒的四周平面范围,对孔洞轮廓表面进行点云数据采集。最后通过实例验证了所提方法的有效性。     

Collaborative simulation method with spatiotemporal synchronization process control

When designing a complex mechatronics system, such as high speed trains, it is relatively difficult to effectively simulate the entire system’s dynamic behaviors because it involves multi-disciplinary subsystems. Currently, a most practical approach for multi-disciplinary simulation is interface based coupling simulation method, but it faces a twofold challenge: spatial and time unsynchronizations among multi-directional coupling simulation of subsystems. A new collaborative simulation method with spatiotemporal synchronization process control is proposed for coupling simulating a given complex mechatronics system across multiple subsystems on different platforms. The method consists of 1) a coupler-based coupling mechanisms to define the interfacing and interaction mechanisms among subsystems, and 2) a simulation process control algorithm to realize the coupling simulation in a spatiotemporal synchronized manner. The test results from a case study show that the proposed method 1) can certainly be used to simulate the sub-systems interactions under different simulation conditions in an engineering system, and 2) effectively supports multi-directional coupling simulation among multi-disciplinary subsystems. This method has been successfully applied in China high speed train design and development processes, demonstrating that it can be applied in a wide range of engineering systems design and simulation with improved efficiency and effectiveness.     

激光三角法内孔测量传感器的光学成像分析

为了实现对孔类零件特别是深孔零件的孔深测量,设计了一套激光内孔测量传感器.该传感器基于激光三角测量的方法,利用梯形棱镜的全反射特性将光路限制在狭窄的空间内,从而实现对深孔或盲孔的测量.针对该传感器的光学成像规律做出了深入的分析,并结合目前存在的问题提出了几种改进方案.实验结果表明:梯形棱镜能够较好地解决测量内孔时物理空...     

35t铁水罐耳轴修复工艺分析

针对设备加工能力不足的情况,通过对35t铁水罐耳轴修复工艺的分析,设计出简单合理的工装夹具,使用T612A镗床完成了35t铁水罐工件的镗削.采用新型装配法--冷却收缩法完成孔与轴的装配.