基于能量法的大型叶片毛坯曲面重构

针对大型叶片毛坯曲面测量数据的特点 ,提出了一种基于能量法的毛坯曲面重构算法。该算法由 2个主要步骤构成 :基于参数域同构的毛坯曲面拟合、基于加工余量分布均匀的毛坯曲面匹配。实践证明 ,该算法构造的毛坯曲面不仅拟合精度高、光顺性能好 ,而且可以大大简化大型叶片五坐标数控加工中的辅助定位及进给速度优化等问题的计算     

飞机结构件组合曲面侧铣加工刀轨生成方法

针对目前五轴侧铣刀轨生成方法生成组合曲面侧铣加工刀轨困难的问题,通过分析飞机结构件中组合曲面的类型,提出了一种基于曲面拟合的精度可控、刀轴摆动均匀且无干涉的飞机结构件组合曲面侧铣加工刀轨生成方法.该方法通过迭代拟合使曲面拟合精度可控,通过角度扇形离散控制刀轴摆角,通过局部微调以减少干涉.经实例验证,该方法精度可控、效率高、刀轨生成算法稳定、加工质量高.基于该方法开发的系统已在某大型航空企业得到应用.     

基于设计公差约束的螺旋桨配准问题

针对螺旋桨加工过程中叶面和叶背加工余量分布不均匀的问题,提出了一种公差约束条件下螺旋桨毛坯与设计曲面快速配准的方法,用以保证螺旋桨叶面和叶背加工余量均匀。在螺旋桨设计过程中,分析了半径、纵斜、轴向位置和桨叶夹角对设计曲面空间位置的影响,确定了基于设计公差变动范围的螺旋桨形貌变化约束条件。建立了约束条件下螺旋桨曲面配准数学模型,并基于模拟退火算法快速求解得到全局最优解。螺旋桨毛坯曲面与设计曲面的匹配验证结果表明,该算法能实现螺旋桨毛坯曲面和设计曲面的快速匹配。     

基于涡轮叶片有限元分析离散数据点的NURBS曲面重构

为解决有限元方法产生的三角网格数据不利于进行后续的曲面编辑和加工的问题，提出了一套算法将有限元网格逼近为造型和加工常用的NURBS曲面。首先对有限元网格进行预处理，提取出边界曲线并构造出初始曲面；通过基于曲率的自由曲面抽样网格规划方法，将海量离散数据点进行压缩及建立四边域网格，方法具有自组织和压缩比率用户可控等特点；采用迭代逼近的方法进行NURBS曲面拟合，在保证拟合精度的前提下提高了曲面光顺性。对真实叶片数据的处理证明了算法的实用性。     

冲压成形件毛坯设计的曲面展平截面剖分算法

分析了复杂参数曲面的展开原理，采用了截面剖分算法实现自由曲面的近似展平，推导了曲面和截面线的展开算法，开发了C＋＋语言应用程序，给出了应用实例。该方法对中等复杂曲面零件展开毛坯有良好的适应性。     

一种点云数据的区域分割方法

在曲面重构中，由于激光法测量的数据密度比较大．而实际的曲面模型往往含有多个曲面几何特征，也即是由多张曲面组成的，如果利用“点云”数据直接进行拟合，则造成曲面模型的数学表示和拟合算法处理的难度加大，甚至无法用较简单的数学表达式描述曲面模型。提出了一种基于数据点曲率变化区域分割方法，该算法原理简单、易于理解和编程。详细地描述了该算法的基本原理和处理过程。     

大型复杂曲面的荒加工研究

提出了大型曲面的荒加工概念 ,它是对加工余量较大的区域进行的局部加工 ,是粗加工的预处理。其关键之处在于如何求取“荒岛”的边界 ,由此确定荒加工区域 ,安排走刀路径。利用基于 Herm ite离散点曲面造型的新算法构造了余量分布曲面 ,避开了毛坯面与零件曲面等距面的求交问题 ,求取余量分布曲面的等高线即可获得“荒岛”的边界。荒加工能减少大量空行程 ,大幅度提高加工效率。     

点云特征型面的边界曲线拟合及曲面裁剪算法

点云特征型面边界曲线的拟合质量直接决定了对应曲面裁剪的质量。以机械零件点云模型为研究对象,针对点云分割型面的边界点识别、排序、拟合和曲面裁剪问题展开研究。基于场力法提取的边界点集,提出了基于最短距离法的边界点集排序和方向夹角阈值限定的边界点集去噪等预处理算法;采用局部二次多项式函数拟合估算边界点集曲率,提出了基于曲率突变点归属性判断的边界点集分段和拟合算法;通过控制点投影变换求取二维裁剪边界,提出了基于特征点集多边形凹凸性的二维边界曲线方向判断法。使用机械零件模型典型型面进行实验,验证了各阶段算法。该算法具有很好的适用性,可进一步扩展应用至复杂曲面边界裁剪。     

采用正交函数优化三维自由曲面

自由曲面重建时,一般采用增加控制点个数来提高曲面拟合精度,但控制点的增加会引起曲面连续阶数变低.通过分析传统算法在曲面拟合中的不足,提出采用正交函数的曲面拟合方法,该算法避开不规则数据点进行拟合,保证了曲面的光顺性.当采用3×3阶曲面,36个控制点进行曲面拟合时,曲面重构最大误差仅为0.077 0mm,曲面满足G2曲率连续.实验结果表明,所提出的曲面优化算法,实现了曲面控制点数与曲面光顺和重构精度的最佳匹配,提高了曲面拟合的品质.     

大型叶片五坐标数控加工进给速度优化

针对大型叶片数控加工中存在加工余量分布不均匀的现象 ,本文在建立叶片毛坯曲面模型的基础上 ,提出了一种基于恒切削量的进给速度优化算法 ,在计算刀位轨迹、生成 NC代码的过程中实现了进给速度的优化。实践表明 ,这种方法能够提高大型叶片的五坐标数控加工效率 ,降低刀具磨损 ,改善叶片表面加工质量。     

基于高斯曲面拟合的亚像素边缘检测算法

提出了一种基于高斯曲面拟合的亚像素边缘检测算法.该算法首先使用传统Canny算子进行边缘像素级的粗定位,再以粗定位边缘像素为中心取5x5窗口获取梯度幅值,对其进行高斯曲面拟合,在梯度方向上寻找局部极值点,从而达到边缘亚像素级的精细定位的效果.文中介绍了算法的理论依据,给出推导过程,并用螺旋测微器的标准间隙进行实例分析,...     

基于NURBS方法的复杂叶片形状设计

探讨工程曲线、曲面设计中的NURBS方法,介绍NURBS曲线、曲面的数学表达,采用NURBS方法建立了叶片的数学模型,并用该方法进行了曲面的拟合与显示.     

基于离群算法组合曲面特征点提取的研究

为了克服目前组合曲面提取特征点算法中阈值选取困难导致边界特征点误判的缺点，在对组合曲面特性进行分析的基础上，提出了一种基于离群算法的组合曲面特征点提取算法。该算法根据曲面特性定义了曲面域和曲面域深度，在空间统计学基础上引入正态分布的标准单位数和置信系数，采用空间数据挖掘中的离群算法提取组合曲面特征点。通过在某型摩托车零件中的应用，表明了该方法可以有效地避免阈值选取问题，且证明了该算法的有效性和实用性。     

面向数控加工的大型螺旋桨桨叶的余量估算问题研究

针对大型螺旋桨数控加工的实际需求，为解决多桨叶螺旋桨毛坯测量中的余量估算、桨叶的z向纠偏、后倾角纠偏等多个问题，提出了基于最小二乘法的毛坯寻位数学模型。根据大型螺旋桨的实际情况，对该问题的求解算法——遗传算法进行了改进，不仅避免了寻优过程中收敛到局部最优值，而且提高了计算效率。通过实验，验证了算法的实用性和可靠性。     

面向医学假体CAD的Loop细分曲面拟合系统

为实现基于Loop细分曲面表示的医学假体CAD造型,提出了一个完整的Loop细分曲面拟合系统。输入为CT图像经三维重建并经滤噪与平滑处理所得的密集三角网格,再用QEM简化算法与提出的网格优化算法进行简化优化得到基网格,将提出的优化算法与QEM算法无缝集成,最后用顶点迭代调整细分拟合算法输出细分控制网格。该控制网格可作为后续设计与加工模块的输入,对其作若干次Loop细分后即得到逼近于原始网格的光滑细分曲面。     

叶片曲面的光顺拟合

为解决叶片曲面不光顺性造成刀轨计算失败的问题,根据叶片的实际设计、生产和检测经验,光顺拟合了叶片曲面,可以满足叶片曲面特殊的边界约束条件.以某航空发动机叶片为实例,光顺后的叶片曲面满足设计与加工工艺要求,验证了该方法的有效性.     

大型复杂曲面加工工件定位问题研究

通过建立大型复杂曲面零件定位问题的数学模型，应用遗传算法寻优求解，优化后的毛坯定位姿态保证毛坯各点具有均匀的加工余量，从而实现精确定位。实际运用表明，本方法使复杂曲面类零件定位问题得到了有效解决，具有实用性。     

基于曲面迭代的离心泵数值叶片模型

针对传统的泵CAD软件存在的缺陷,依据泵的水力设计用Bezier曲线来拟合各轴面流线,依据轴面流线、叶片安放角沿流线的分布函数及叶片的型线方程得到叶片表面上离散点集,提出用一种基于盈亏修正思想的迭代非均匀B-spline曲面算法来拟合叶片型面;利用调节轴面流线的控制点及叶片安放角的分布规律来调节叶片表面的各型值点,从而达到调控叶片曲面的目的;建立数值叶片模型与泵的设计参数间的关系,实现叶片的参数化设计,摒弃繁琐的二维木模图。实例表明提出的数值叶片模型是合理的,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

截面数据的B样条曲面重建研究

针对截面数据 ,研究其B样条曲面重建问题。给定节点矢量、依据最小二乘方法生成初始拟合曲面 ;为了提高拟合精度 ,采用迭代最近点方法优化修正数据点的参数 ,进而生成符合精度要求的拟合曲面。实际算例表明该算法简单、实用、可靠     

反求工程中过渡曲面特征提取算法研究

针对反求工程中常见的过渡曲面特征，提出了一种过渡曲面特征的提取算法。该算法包括数据分块和过渡曲面参数提取两部分，在数据分块算法中，通过数据精简，曲率估算和曲率比较等步骤，将过渡区域的数据点从原努点云数据中分离出来，在过渡曲面参数提取算法中，通过圆柱拟合和过渡区域跟踪算法，计算出一系列过渡曲面的截面线，该算法和已有的过渡曲面特征提取算法相比，无需人工交互，而且适用于等半径过渡曲面特征和变半径过渡曲面特征。