基于网格分割的自适应细分曲面算法研究

细分曲面中,随着对模型细分次数的增多,模型的面片数迅速增长,巨大的数据量加大了模型后处理的难度。为此,结合网格分割技术,提出了一种自适应细分曲面算法。该算法利用控制网格每个顶点与其对应的极限位置之间的欧氏距离不同、采用K-均值算法和区域合并技术对控制网格进行分割,随后对用户指定的网格区域或不满足精度的区域进行局部自适应细分。实验结果表明,该算法在给定精度范围内,有效地以相对较少的面片数获得了理想光滑的细分曲面,且大大提高了模型的后处理速度。     

面向3D打印的三角网格模型高质量细分

为了提高3D打印中三角网格模型的精度和光滑度,提出一种基于局部曲面逼近的特征保持的三角网格模型细分算法。首先计算三角网格模型中每个顶点的高斯曲率,以高斯曲率为权值计算每个三角形中的新增细分点;然后对新增点的邻域进行特征保持的多元L_1中值曲面表示并得到新增点在该曲面表示中的空间位置;最后将新增点移至该位置处,从而完成模型高质量的细分处理。该算法有效提高了原始三角网格模型精度和光滑度的同时,还有效保持了原始的几何特征。实验结果表明了算法的有效性。     

快速计算高精度细分曲面之间交线的方法

为解决细分曲面求交效率低、稳定性不足的问题,基于分治策略提出一种更加高效、稳定的CatmullClark细分曲面求交算法。采用新型数据结构实现细分曲面的分片表示,将细分曲面的求交问题转化为若干细分曲面面片的求交问题。对细分曲面面片进行多级分裂,并结合包围盒干涉检测技术获取相交网格集。利用细分曲面面片拓扑结构特性求解交线的首交点,同时建立相交网格边和相交网格面的选取规则,按序计算后续交点,得到细分曲面面片的交线。求出所有相交细分曲面面片间的交线后,再利用细分曲面面片间的拓扑关系合并细分曲面交线段。通过实例对算法进行了测试,结果表明,该算法在细分曲面形状复杂、细分次数较高的情况下能够实现高效、稳定的求交运算。     

有界泊松曲面约束的曲面样点法向稳健估计

对存在噪声、非均匀采样等缺陷的曲面样本,基于样点及其邻近样点构成的局部样本通常无法稳健逼近曲面局部区域,导致样点法向难以准确估计。为抑制样本缺陷对样点法向估计的影响,提出一种以有界泊松曲面逼近局部样本作为约束的样点法向加权估计算法。对待估计法向的样点,该算法对其所属曲面局部样本作增益优化处理,使得曲面局部样本具备边界保护区域;在样点的Frenet标架中以泊松曲面逼近该样本,基于样本的边界保护区域将泊松曲面的离散网格转化为有界形式,从而建立样点邻域的曲面约束,以有界泊松曲面离散网格中距样点最近的网格面片作为样点的参考面片,基于顶点邻域面的正则度及邻域面到该顶点的测地距离估计参考面片顶点法向,将参考面片各顶点法向的加权求和结果作为样点法向的估计结果。实验结果表明:曲面样本噪声水平不高于20%时,可将法向计算误差控制在π/18以内,且所得法向过渡较为光滑。证明了该算法适用于复杂曲面样本,可稳健处理存在噪声以及采样不均匀等缺陷的曲面样本的样点法向估计问题,实现曲面样点法向的光滑过渡。     

快速计算平面与高精度细分曲面交线的方法

为解决平面与高精度细分曲面求交效率低和稳定性差的问题,根据细分曲面网格拓扑结构特性,提出平面与Catmull-Clark细分曲面求交的高效方法。基于细分曲面的分片表示,将平面与复杂细分曲面模型的求交问题转化为平面与形状简单的细分曲面面片的求交问题。分析了平面与细分曲面交线的特点,将交线的交点分为起始交点、后续交点和终止交点三种基本类型。根据细分曲面面片网格拓扑结构特性,提出细分曲面面片多级分割技术。在此基础上,结合包围盒干涉检测技术,判断平面与细分曲面面片的相交性并计算起始交点。针对细分曲面面片规则的拓扑结构,计算后续交点和判定终止交点。根据细分曲面面片之间的拓扑关系,将获得的若干无序交线段排序合并为完整的有序交线。通过实例进行了算法测试,测试结果表明该算法具有较高的性能。     

面向数控粗加工的自适应细分

为获得加工余量均匀的数控粗加工模型,提出了一种基于面误差的自适应细分算法.该算法以细分后的控制网格与极限曲面之间的最小距离和粗加工余量作比较,确定均匀细分次数.将均匀细分后的网格向极限曲面投影形成覆盖网格,再以覆盖网格和极限曲面之间的距离作为自适应细分准则,对不能满足精度的区域进行自适应细分.实验结果表明,在给定的精度范围内,该算法能够大幅度抑制细分过程中网格数量的快速增长,并能获得与原始算法光顺程度基本一致的曲面,大大提高了模型的后处理速度.     

细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法研究

在细分曲面造型技术日益盛行的情况下,以Catmull-Clark细分曲面为例,研究了细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法。采用二阶差分方法计算满足加工精度要求的细分次数,并对细分后的网格进行等距。根据等距网格各顶点的变形因子,得到变形后的网格。获得截面数据点,并逆变形至原始空间。采用面积均值方法,计算得到刀位点的位置及刀具轴线方向矢量。通过三轴加工与所研究算法四轴加工进行对比,确认所研究算法加工误差较小,更为精确。     

基于STL模型的自由曲面轮廓度误差评定

借鉴CAD模型的自由曲面轮廓度误差评定模型,给出STL模型;把空间点到STL模型的有向距离转化为点到自由曲面的距离的计算方法,并结合带有收缩因子的粒子群算法对自由曲面的轮廓度误差进行评定。该模型成功解决了测量仪检测自由曲面时存在的设计坐标系与检测坐标系不重合的问题。主要工作是用粒子群算法解决被测曲面和设计曲面之间的定位问题,同时简化计算了空间点到STL模型的距离。在搜索空间点所对应三角面片的过程中,兼顾就近原则确定对应顶点,从而提高了搜索效率;最后运用仿真实验验证了算法的可行性。采用该方法能够有效地评定已知CAD模型的自由曲面的轮廓度误差。     

细分曲面中裂缝处理的一种方法

结合曲面在参数空间递归细分和沿曲面上曲线采样的方法,提出一种避免在曲面细分过程中产生裂缝的方法,基于三角面片边界的平坦性检测,提出了产生三角面片内部边界的四种可能性。应用这种算法细分曲面,能避免细分曲面产生裂缝。     

一种自动的非封闭曲面三维重建方法

为了精确实现非封闭曲面的三维重建,提出一种基于曲面三角面片周长的阈值分割方法,首先计算泊松算法生成曲面的三角面片周长选取采样点,然后通过比较样本点与原始输入点之间的欧氏距离自动计算阈值对生成曲面进行分割.实验结果表明,该算法能准确有效地去除伪封闭曲面而不影响原生成曲面的精度,且算法复杂度低、时间效率高、鲁棒性强.     

Formation of a flange from a flat blank with a hole

A model of axisymmetric formation of a flange from a flat blank with a hole by expanding by a hard punch with a fixed flat flange is given, taking into consideration contact friction, change of wall thickness, strengthening of material, and the tool bending radius. Elastic, elastic-plastic and hard-plastic process stages are studied.     

变遗憾为精彩

从我做杂志起,我就知道自己选择了一个创造遗憾的职业,一个需要不停地变遗憾为精彩的职业。 每期杂志的出版都使我惴惴不安,在反思杂志的不足与期盼您评判到来中度过,在深入的思考与尖锐的批评中杂志不断汲取了营养,     

用体视显微镜改制体视摄影器

详细地介绍了XSD型体视显微镜改制体视摄影器的方法与效果。并提出摄影接筒的长度可为30～225mm,其变化对摄影器总的放大倍数没有影响。     

Collision between a ring and a beam

With car–parapet collision accidents in mind, a normal collision between a free-flying half ring and a simply supported beam with/without axial constraints is studied, in which an elastic–plastic half ring with an attached mass and the elastic–plastic beam are taken as the simplest models of a car and a parapet, respectively. Particular attention is paid to the energy partitioning between the two structures and the evolution of the contact regions during collision. A mass–spring finite difference (MS–FD) model is employed whilst the large deflection and axial stretching/compression are incorporated. The numerical results show that the less stiff (i.e. softer) structure will dissipate more energy and the contact regions will move away from the initial contact points. With the increase of the relative thickness of the beam to the ring, the final deformation of the half ring will transform from a “U” shape to a “W” shape.     

高效镜面抛光技术

一次加工就可将刀槽表面抛光到镜面质量。DIAMETAL公司最新开发的MNT-MS金刚石砂轮以其卓越的加工能力而备受关注。他们甚至还可以一次就加工完成深度达若干毫米的刀槽。     

八关节三动杆蛇形机器人的运动模拟

蛇形机器人是一种高冗余度的机器人,由于其结构可变形,能够通过松软地面以及跨越(或避开)障碍物,能代替人完成某些危险场所如核电厂等维修及城市搜救.本文提出了一种类正弦波形的八关节三动杆蛇形机器人结构,做了运动模拟并给出了结论,该蛇形机器人的研制成功为设计相关类型的机器人提供了参考.     

Estimation of a Bottom Echo-Signal Level Reflected from a Plane Surface of a Cylindrical Article Using a Normal Probe Operating in a Pulsed Mode

The influence of the pulsed operating mode on a bottom echo-signal level reflected from a plane surface of a cylindrical article is studied during variations in the article's radius. It is shown that the pulsed character of a signal smoothens this function significantly as compared to that in the previously computed continuous mode. Numerical estimates of the bottom echo signal have been made for the ultrasonic inspection of wheel-pair axles of railway vehicles.     

Solving a new mathematical model for a hybrid flow shop scheduling problem with a processor assignment by a genetic algorithm

This paper presents a new mathematical model for a hybrid flow shop scheduling problem with a processor assignment that minimizes makespan (i.e., C _max) and cost of assigning a number of processors to stages. In this problem, it is assumed that there are a number of parallel identical processors which are assigned to all of the stages with an unlimited intermediate storage between any two successive stages. To solve such a hard problem, first a new heuristic algorithm is proposed to compute the makespan that is embedded in the proposed genetic algorithm in order to find the best sequence of jobs, and then processors are assigned to the stages simultaneously. A number of test problems have been solved and related results are illustrated and analyzed.     

集散控制系统在啤酒厂糖化车间的应用

本文简介了工控组态软件 T350 0、欧陆下位机的特点 ,给出了一个在啤酒厂糖化车间应用的实例。