等距型面成形原理与数控磨削方法研究

对等距型面的成形原理和数控磨削加工方法进行了系统深入的研究.应用微分几何理论,导出了等距曲线的方程,证明了它是具有任意两条平行切线之间距离都相等的卵形线.指出从应用的角度考虑,以等距曲线为型面曲线形成的等距型面、等距拟锥面加工和测量方便,具有实用价值.针对等距型面和等距拟锥面的特点,提出了数控加工及数控程序编制方法,为等距型面和等距拟锥面的加工及数控磨床的运动设计提供了理论基础.     

等距型面成形原理与数控磨削方法研究

对等距型面的成形原理和数控磨削加工方法进行了系统深入的研究。应用微分几何理论,导出了等距曲线的方程,证明了它是具有任意两条平行切线之间距离都相等的卵形线.指出从应用的角度考虑,以等距曲线为型面曲线形成的等距型面、等距拟锥面加工和测量方便,具有实用价值.针对等距型面和等距拟锥面的特点,提出了数控加工及数控程序编制方法,为等距型面和等距拟锥面的加工及数控磨床的运动设计提供了理论基础.     

基于INSGA-Ⅱ算法的机械手多目标轨迹规划

针对机械手时间最优、能量最优、平滑性最优等多目标下的轨迹优化问题,设计新的多目标轨迹优化方法.采用高次B样条曲线插值方法,构造机械手高阶连续且起始和终止的运动参数均可指定的关节轨迹, 保证了机械手运动性能.采用改进非支配排序遗传算法 （INSGA-Ⅱ）对机械手轨迹进行优化,得到一组Pareto最优解集,该算法采用一维Logistic映射产生初始种群并利用不可行度选择操作处理约束条件.在6自由度串联机械手上的计算结果表明,采用高次B样条轨迹规划方法可以得到高阶连续的机械手分段轨迹,采用INSGA-II方法可以对B样条轨迹实现有效的多目标寻优,得到理想的Pareto分布,为用户提供较多的选择.     

三次样条在数控编程中的应用

采用三次样条对非圆曲线进行拟合,解决了三次样条应用于数控加工中的数学问题,提出了样条曲线过渡线来实现曲线间的光滑过渡。     

笔式加工轨迹的B样条曲线逼近

提出一种新的节点矢量计算方法,应用于最小二乘法B样条曲线的逼近计算,通过实例验证,此算法生成的逼近曲线精度高,曲线更具有光顺性,能够很好抑制逼近曲线的扭摆现象,能够满足逼近精度要求。利用此算法对笔式加工轨迹进行B样条逼近,生成C²连续且光顺的刀位路径,大大缩短数控加工代码量,提高加工效率和加工精度。     

三次均匀B样条的机器人插补算法

为了增强关节式工业机器人加工不规则工件的能力,将三次均匀B样条曲线应用于关节式机器人轨迹插补算法中,使机器人末端以三次B样条的曲线轨迹通过各加工点．在分析了三次均匀B样条曲线特性的基础上,给出了三次均匀B样条曲线的一般表达式．在增加曲线自由端点条件后,使用追赶算法快速反算出控制点．使用预估校正的方法推导出插补算法,该算法能使机器人末端遵循抛物线过渡型的加速一匀速一减速变化规律,给出了预测减速点的方法．对一个类花瓣型的加工对象进行仿真,证明文中方法的可行性．     

三次B样条插补在足底矫形器加工平台的应用

由工业PC机 运动控制卡组成的数控平台具有多轴联动功能,能够完成具有复杂曲面的足底矫形器的加工.为提高足底矫形器的加工质量,将三次B样条的方法引入加工过程.B样条方法能很好的表示自由曲线曲面的形状.通过反算控制顶点的方法,使构造的轮廓曲线能精确控制到模型每个数据点,还原曲线的原形.在教据点间进行插值,计算容易曲线光滑.为提高生产效率,在加工过程中采用连续插补的方式.多点加工一次完成减少了运行过程中电机的起停频率,不仅缩短运行时间而且能减小系统震荡.     

采用三次NURBS曲面构造鞋楦模型及刻楦仿真

为实现鞋楦曲面的精加工,基于复杂曲面实物的几何模型反求方法,从鞋楦实物模型得到其数字化模型,提出了一种可控精度的鞋楦曲面模型重构方法.利用三维实体激光扫描仪测量获取点数据,基于小波变换原理采用无偏似然估计对鞋楦原始测量点数据进行降噪平滑处理,采用三次非均匀有理B样条（NURBS）曲线表示鞋楦u、v向表面曲线,由此得到三次NURBS曲面并拟合鞋楦表面.建立了鞋楦数学模型,采用等残留高度法计算无干涉刀位轨迹,并基于Unigraphics平台虚拟刻楦进行数控（NC）程序仿真验证.仿真结果表明,该重构方法使鞋楦曲面精度可以调节,根据不同加工效率要求方便地计算刀具轨迹.误差分析结果表明,与设定鞋楦加工精度相比,产生的误差控制在允许范围内.     

平面铰链四杆机构的轨迹综合方法

为提高平面铰链四杆机构轨迹综合的速度与精度,提出基于B样条曲线的综合方法.采用三次非均匀B样条曲线对连杆曲线进行拟合,将B样条曲线控制多边形各相邻两边的夹角作为连杆曲线的特征参数,将大量连杆曲线特征参数和对应的机构尺寸参数存入计算机以建立电子图谱库;当输入一定数目的有序离散数据点时,通过B样条曲线拟合得到期望曲线,提取期望曲线的特征参数;再利用神经网络将期望曲线的特征参数与电子图谱库中特征参数进行匹配,从而找到满足要求的机构,最终达到轨迹综合的目的.设计实例表明,该方法可快速实现四杆机构的轨迹综合,综合的精度高且所提取的特征参数与连杆曲线方位、缩放比例无关,减少了图谱库的数据冗余.     

NURBS自由曲线、曲面的等距算法及其在数控加工中的应用

推导了NURBS曲线、曲面的各阶导矢、等距曲线曲面的各阶导矢及其曲率的计算公式，分析了参数曲线曲面线性插值误差，讨论了插值等距曲线曲面上点的采样原则，B样条形式表达的插值曲线曲面的求解方式以及减少B样条形式表达的插值曲线曲面的数据冗余的方法，最后将上述理论应用于两轴联动行切加工的刀位计算。     

改进的TMBOC调制信号闸波相关鉴相方法

为了实现卫星导航系统中时分二进制偏移载波调制信号的无模糊抗多径跟踪问题,提出一种基于闸波相关的改进鉴相方法．首先,将时分二进制偏移载波调制信号与偏移0.5个码片的W2形闸波和偏移0.5个码片的伪随机码分别进行相关;然后,将相关结果相乘,即可获得无模糊且对称性良好的码鉴相曲线．对所提方法得到的码鉴相曲线的性质进行了分析和实验仿真,结果证明: 这种方法实现简单,且得到的鉴相曲线基本具有较好的中心对称性,具有较强的抗多径能力,能够实现无模糊跟踪．所提方法相对于已有的闸波相关方法更加适合于时分二进制偏移载波调制信号的鉴相．     

圆锥内定点至锥表面垂点轨迹

为解决实际工程中遇到的圆锥曲线问题,研究圆锥内任意点至所有素线垂足轨迹的方程.根据圆锥形成的性质和向量几何的理论,如果点至素线的方向向量垂直素线方向向量,那么二者向量的点积等于零,由此求出垂足参数表达式.推算并化简垂足轨迹点参数方程,通过极坐标与直角坐标的转换,得出垂足点轨迹为圆锥与球偏交得的两曲面交线以及交线的笛卡尔坐标表达式.结果表明,若以圆锥内一点与圆锥顶点连线为直径作球,则球面与圆锥素线交点和圆锥内定点连线垂直于素线;研究轨迹线的投影性质表明,其正面投影为抛物线,水平投影为闭合的二次曲线.     

基于最小二乘的多旋翼无人机磁力计动态校准

在静态校准的基础上提出一种小角度最小二乘迭代法,实现多旋翼无人机的磁力计动态实时校准.对于电机磁场以及环境磁场的干扰,连续采用最小二乘在小角度下拟合弧线并解算出球心,反复更新球心坐标,实现偏差修正,使多旋翼无人机在空中飞行时能够实时校准磁力计,进一步改善磁力计误差补偿问题.通过仿真和大量实验验证,该方法能有效地追踪零偏,解决多旋翼无人机的磁力计动态校准问题.     

单视角SEM图像中操控工具的三维精确定位

在基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米操作系统中,针对获取多视角图像比较困难,而单视角图像缺乏三维信息的问题.为了研究如何从单视角SEM图像中快速的实现操作工具的三维精确定位,采用基于梯度方向高斯曲线拟合亚像素的定位方法来实现水平坐标信息的精确定位,和基于图像相似度的原理来精确获取操控工具的垂直坐标信息.从单视角SEM图像中获取的实验数据表明,水平坐标信息已达到了亚像素级别的精确定位要求,而垂直坐标信息也可以在小范围移动中进行精确定位.     

拉普拉斯变换的应用与教学

数学是一种工具,将数学理论应用于工程实践以解决实际问题显然是学习数学的重要目的之一.在电工学中经常需要解决线性电路过渡过程的分析计算,拉普拉斯变换就是运用数学理论解决工程计算一过渡过程计算的杰出例子.本文研讨拉普拉斯变换的应用形成思路、变换的意义及实际运用的教学方法.     

非合作通信中MQAM的定时载波联合同步

针对非合作通信系统中多径信道下含有大符号率偏差的M进制正交振幅调制信号定时载波的同步问题,提出了一种基于改进加德纳算法的M进制正交振幅调制信号定时载波联合同步方法．该方法首先利用加德纳算法中频偏与算法输出值之间的关系,进行定时偏移估计与载波偏移粗估计;然后利用与其相差半个码元的定时误差检测输出值的绝对值差进行锁定;最后利用锁相环跟踪细微的频偏和相偏．仿真结果表明,在多径信道下,所提的定时偏移和载波偏移的联合估计方法具有良好的估计性能．     

A novel absolute displacement detecting magnetic sensor

A novel magnetic grating based on calibration was proposed.Two tracks,look-up track and index track,were used to realize absolute output.Magnets of look-up track were magnetized according to N-S-N-S,and magnetic field was sensed by 6 linear Hall sensors.Three signals whose phase shift is 120° were obtained through difference,and the offset of magnetic head in a signal period could be obtained by look-up table;Magnets of index track were magnetized according to pseudorandom binary sequence.Hall sensors were used to get the absolute offset of the signal period to which the magnetic head is belonged.The magnetic grating was calibrated using a higher resolution optical grating:output of optical grating and signals from magnetic grating were sampled at the same time and transmitted to computer,the relation between them could be got and stored in MCU for looking-up.The displacement was got according to Hall signals while in working state.A magnetic grating prototype was made,and it could realize absolute detecting in 2048 mm and the resolution could achieve to 0.001 mm.Its structure is simple,cost is very low and it is suitable for mass production.     

小波变换在OFDM系统频偏估计中的应用

提出了一种基于小波变换的正交频分复用(OFDM)系统频偏估计的新方法,这种方法与其他频偏估计方法的不同在于,它不需要知道不稳定信号的平均接收功率,也不需要变化的时间观察窗,仿真显示,它可以跟踪频偏的变化,具有自适应特性,估计方法简单易行,且精度较高。     

轨道参数对轮轨滚动接触行为影响

计算了不同轨道参数下JM3磨耗型车轮踏面沿60kg/m钢轨轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和蠕滑率的变化情况;然后根据确定的轮轨接触几何参数和蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论和数值程序CONTACT分析了不同轨底坡和轨距对轮轨接触斑行为的影响。数值结果表明：使用1/40轨底坡时轮轨滚动接触行为不能达到最佳匹配状态,建议对目前的轮轨型面进行重新优化设计;增加轨距对轮轨接触几何参数和蠕滑率产生较大影响,小半径曲线上在考虑运行安全情况下可适当增加轨距。     

轨迹问题的数学实验设计

文章对轨迹问题建立了数学模型,并设计了单因素和多因素的数学实验方案.从实验的角度研究了小孩行进曲线、硬棒长度和角度这三个因素对玩具轨迹的影响.并利用MATLAB软件,模拟各个因素变化时玩具轨迹的形成,并通过观察轨迹得到了一些结论.