快速成型支撑结构设计的算法研究

针对快速成型中对零件添加支撑结构的需求,设计一种新型支撑自动生成的算法。该算法首先建立STL模型拓扑结构,然后识别提取待支撑区域,最后设计相应支撑结构,最终用Visual Studio 2005和OpenGL图形工具开发出自动添加支撑的程序来验证算法,结果表明该算法能实现对零件自动添加准确有效的支撑。     

三角网格曲面模型快速求交算法

提出一种三角网格曲面模型快速求交算法,该算法基于三角网格曲面模型动态空间索引结构,通过结点包围盒相交检测快速缩小求交范围,准确定位相交三角面片包围盒集合并对该集合进行排序,依次连接各包围盒内三角网格曲面模型交线数据,实现曲面模型交线快速提取.实例证明,该算法可有效地提高数据密集、形状复杂的三角网格曲面模型求交效率,对逆向工程中三角网格曲面模型的裁剪、拼接及数控加工刀轨生成具有重要意义.     

基于改进解释树的三维物体分类

为了实现对未知三维物体的分类,提出了一种基于改进解释树的三维物体分类方法,将未知物体分到一组预先定义的物体类中.在该方法中,提出了一组新的、完善的三维物体形状特征及对应的约束,定义了有效的解释树约束搜索规则,能快速得到待分类物体和三维模型之间的匹配关系;设计了形状相似性度量计算算法,得到待分类物体与三维模型之间的形状相似度.该分类方法能实现多种类型的匹配计算,得到具有模型形状相似度排序的分类结果和未知物体所属的类别.大量的实验结果充分表明了该三维物体分类方法的良好性能.     

自由形态网壳结构网格生成的等参线分割法

基于自由曲面造型中普遍应用的B样条(B-spline)曲面的张量积特性,提出适用于自由形态网壳结构的网格生成方法——等参线分割法.介绍该方法的网格生成流程,阐述了该方法的关键步骤——等参线等弦长分割的算法实现,探讨了当曲面局部自相交时通过增加判断条件修正分割结果的方法.结合网壳结构的特殊要求,提出网格质量的评价标准.通过不同类型的自由曲面网格生成算例表明,采用该方法能够显著提高整体网格的形状质量和杆件长度的均匀性、统一性,适用于自由形态网壳结构的建模.     

基于自适应区域的医学图像自动分割

为了改善传统分割算法对初始条件的依赖性,提出一种基于自适应区域的医学图像自动分割框架.该框架将分割算法和目标检测技术集成到一起,通过检测已经分割出的目标信息来预测该目标在待分割切片上的局部区域,然后基于该局部区域预估目标的阈值范围和几何形状等信息,为应用分割算法提供初始参数.该框架已经应用到区域生长、基于阈值的水平集等常用分割算法.实验结果表明,该框架有效减少了分割中的人工交互操作,并且能自动处理目标复杂分叉情况.     

基于形状特征的网格快速自动剖分方法的研究与实现

网格快速生成方法是CAE分析的瓶颈和难点之一。提出了基于形状特征的全四边形面网格划分方法,将复杂形状划分成若干简单子区域．对各子区域采用“区域划分”方法进行网格划分．根据区域形状特征设计出全四边形网格划分算法,提取参数控制网格质量。以叶片类零件为对象,分析截面形状特点,设计多区域划分网格自动生成算法。经验证,该算法的分网效率高、网格质量好。     

基于CUDA的细分曲面阴影体算法

为了在虚拟现实、电脑游戏等图形应用中更快速生成和实时绘制细分曲面的阴影,提出采用CUDA架构的GPU阴影体生成算法.该算法采用基于CUDA的曲面细分算法,通过CUDA共享内存结构使表面细分过程更加高效.采用基于CUDA的阴影体算法产生阴影轮廓线以及拉伸出阴影体.通过基于CUDA的流式缩减算法对阴影体数组进行压缩.通过优化CUDA和OpenGL的互操作,将绘制过程从以往算法的3步减少为2步.该算法在具有CUDA硬件的标准PC上进行测试.实验结果表明,与之前的GPU的算法相比,该算法可以生成更复杂细分曲面的阴影体,阴影体数组占用显存空间降低到2％以下,并可获得高达4倍的绘制速度提升.     

线阵CCD图像的弱小目标检测算法

为解决在复杂室外环境中,受到特殊因素干扰时获取的线阵CCD图像目标检测率低的问题本文提出了一种基于视觉显著性的线阵CCD图像弱小目标检测算法.该算法根据线阵CCD图像的特点,构建了新的特征向量,设计了与目标形状相似的双窗口进行多特征比较,通过计算中心与周围像素邻域窗口特征向量的相似性来表达各个像素的显著程度,得到图像的显著度图,将显著度图聚类,分割出包含目标的一类,从复杂的背景中提取出弱小目标.经过实验对比分析表明,与传统目标检测法相比,该算法可以更有效检测出线阵CCD图像中的弱小目标.     

一种基于煤层底板TIN模型的剖面线生成算法

提出了一种利用TIN模型快速生成煤层底板剖面线的方法。该方法充分利用了高效的索引机制和不规则三角网一体化数据结构中包含拓扑关系特点，实现了剖面线端点所在三角形以及与剖面线相交三角形的快速搜索和定位，极大提高了煤层底板剖面线生成的速度和算法的效率，并且有效地表示出断层交面线与剖面线的相交关系。     

军事标图系统中军事箭标的生成与控制研究

采用扫描线填充算法,通过确定控制点进行曲线拟合,以及确定要绘制线图标的点坐标,构建军事箭标的生成模型和控制模型,军事箭标的结构控制包括箭标形状的调整和箭头移动,应用结果验证了该模型正确可行。     

STL实体的有限差分网格高效剖分算法

为实现对形状复杂薄壁铸件进行精确、合理的网格剖分,建立一种高效的STL实体有限差分网格剖 分算法,基于切片线扫描原理,阐述了对多STL文件格式实体进行网格剖分的处理过程,并编制了有限差分 网格剖分程序．程序采用动态数据结构、优化的奇异点处理技术以及先剖分后容错的方法进行三维有限差分 网格剖分．通过应用实例证明了该程序能够快速地对复杂形状STL实体装配体进行三维非均匀有限差分网 格剖分．该网格剖分算法具有计算速度快、变步长、奇异点优化处理和STL文件容错处理的特点,剖分过程简 捷迅速,节省计算机资源,剖分结果精确,实用性强     

基于激光条带追踪的桥梁振动非接触测量方法

针对基于计算机视觉的结构位移测量方法存在对靶点要求高及光照依赖性强的问题,提出了一种通过竖直投射激光条带于桥梁结构表面,追踪光带中心以分析桥梁振动的新方法。通过大功率线激光器投射激光线至梁底面或顶面,倾斜拍摄激光线连续影像,利用改进灰度重心法亚像素追踪激光条带中心线位置在图像上的改变,几何换算得到桥梁振动位移时程曲线,进而可分析获得桥梁结构的动力参数。在室内实验条件下对简支梁模型桥进行了锤击强迫振动试验,以SONY 4K摄像机作为影像采集设备,LVDT位移传感器和加速度传感器作为传统数据采集设备进行了同步数据采集实验。分析结果表明,动位移测量结果以LVDT采集数据为参考,SONY摄像机所得结果相对误差极值为3.17%。模态分析结果以加速度传感器为基准来比较,摄像机对前二阶频率识别的相对误差极值为1.81%,表明动位移测量与低阶模态参数识别都取得了理想的效果,不同于加速度传感器所得模态振型空间精度受限于传感器数量,本文方法所得模态振型空间精度可达像素级,且几乎无环境光照改变干扰实验结果的困扰。该方法为非接触测量以识别桥梁自振特性提供了一条经济高效的新思路。     

站间操作者不同的并行拆卸线平衡问题优化

针对现有并行拆卸线对各拆卸线任务定义不明确且数学模型均为概念模型,考虑站间操作者不同,构建以最小化工作站数目、机器人数量、拆卸成本和空闲时间均衡指标为优化目标的并行拆卸线平衡问题的混合整数规划模型. 提出适应该问题的改进头脑风暴优化算法,该算法通过双层编码构造可行拆卸序列,离散化原始操作,设计单个个体和2个个体产生机制的变异交叉方式. 为了增加种群个体的多样性,设计四点交叉的操作策略. 针对优化目标的多重性,引入Pareto解集思想和拥挤距离筛选多目标非劣解. 应用CPLEX和LINGO求解小规模算例精确解,与算法求解结果对比,验证了该模型的正确性与算法的有效性. 应用该算法求解P25经典算例,与现有的多篇文献结果对比,验证了该算法求解性能的优越性. 将所建模型和所提算法应用于电视机与电冰箱的并行拆卸线实例中,通过不同的对比实验验证了所提算法的优越性.     

一种基于压缩矩阵的改进Apriori算法

针对Apriori算法需要频繁扫描事务数据库并且会产生大量候选项集的不足,提出一种改进的Apriori算法。采用矩阵压缩的思想,增加了3个向量,分别表示事务矩阵中各行各列1的个数,即事务项目数和项目支持数,以及重复的事务出现次数,从而减小矩阵规模,避免多次扫描数据库。在矩阵运算过程中,对矩阵中事务项目数和项目支持数进行排序并删除不满足条件的项集和非频繁项集,形成新的矩阵结构,提高空间效率。对改进后的算法进行性能分析和试验分析发现,该算法相对于Apriori算法具有更高的效率,同时可以更有效的挖掘出频繁项集。     

Multi-objective coordination optimal model for new power intelligence center based on hybrid algorithm

In order to resolve the coordination and optimization of the power network planning effectively, on the basis of introducing the concept of power intelligence center (PIC), the key factor power flow, line investment and load that impact generation sector, transmission sector and dispatching center in PIC were analyzed and a multi-objective coordination optimal model for new power intelligence center (NPIC) was established. To ensure the reliability and coordination of power grid and reduce investment cost, two aspects were optimized. The evolutionary algorithm was introduced to solve optimal power flow problem and the fitness function was improved to ensure the minimum cost of power generation. The gray particle swarm optimization (GPSO) algorithm was used to forecast load accurately, which can ensure the network with high reliability. On this basis, the multi-objective coordination optimal model which was more practical and in line with the need of the electricity market was proposed, then the coordination model was effectively solved through the improved particle swarm optimization algorithm, and the corresponding algorithm was obtained. The optimization of IEEE30 node system shows that the evolutionary algorithm can effectively solve the problem of optimal power flow. The average load forecasting of GPSO is 26.97 MW, which has an error of 0.34 MW compared with the actual load. The algorithm has higher forecasting accuracy. The multi-objective coordination optimal model for NPIC can effectively process the coordination and optimization problem of power network. Foundation item: Project (70671039) supported by the National Natural Science Foundation of China     

Adaptive learning with guaranteed stability for discrete-time recurrent neural networks

To avoid unstable learning, a stable adaptive learning algorithm was proposed for discrete-time recurrent neural networks. Unlike the dynamic gradient methods, such as the backpropagation through time and the real time recurrent learning, the weights of the recurrent neural networks were updated online in terms of Lyapunov stability theory in the proposed learning algorithm, so the learning stability was guaranteed. With the inversion of the activation function of the recurrent neural networks, the proposed learning algorithm can be easily implemented for solving varying nonlinear adaptive learning problems and fast convergence of the adaptive learning process can be achieved. Simulation experiments in pattern recognition show that only 5 iterations are needed for the storage of a 15×15 binary image pattern and only 9 iterations are needed for the perfect realization of an analog vector by an equilibrium state with the proposed learning algorithm.     

汽车覆盖件模面设计中补充曲面的生成方法

研究了基于复杂曲线的NURBS曲面生成技术,提出了应用于模面参数化设计过程中补孔曲面、外轮廓线光顺曲面和工艺补充面等补充曲面的生成算法,开发了相应的参数化设计模块。通过生成某汽车前翼子板、车门框等实际覆盖件的各种补充曲面,验证了算法的有效性。     

空间充气可展抛物面天线反射面设计与精度分析

空间充气可展抛物面天线由于其显著的优点正得到日益广泛的研发关注.该文提出了基于理想抛物面逆向分瓣裁切粘合成形的反射面设计法,分析了引入形面误差的因素,给出了形面误差参数定义,研究了反射面分瓣数、裁切逼近方式和数值网格划分等对形面误差的影响.分析了微重力、放置方式对形面精度的影响.论文所研究的内容对空间充气可展天线设计研究具有参考价值.     

Controllable synthesis of metal particles by a direct current electrochemical approach

Shapes of copper and silver particles were successfully controlled by using a very simple, effective direct-current electrochemical approach without introducing any additives or templates. A diverse range of shapes and also different inner structures were thus accessible. The products prepared at relatively high potentials have flowerlike morphologies and exhibit flakes as building blocks. The uniformly thick flakes intersect mutually, have smooth surfaces and outwardly wavy edges. The particle diameter and the flake density can be easily controlled by changing potential and/or deposition time. With a decrease of potential, the particles’ shapes changed from flower to bud, to sphere and to octahedron. Surface plasmon resonance (SPR) properties of the supported metal particles were investigated by UV-Vis diffuse reflectance spectra (UV-Vis DRS) and surface enhanced Raman scattering (SERS). It was found that the copper octahedra exhibited three characteristic bands, and SERS effect increases with the number of flakes within individual particles. Based on the experimental results, the mechanism for direct-current electrochemical growth of metal nanostructures was discussed. Supported by the National Basic Research Program of China (“973” Program) (Grant No. 2004CB619305) and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50571044, 50831004)