用于加工弧面凸轮轮廓曲面的NURBS插补方法

在分析弧面凸轮轮廓曲面上加工刀痕产生的原因,以及对分度机构性能影响的基础上,提出了用NURBS样条插补凸轮从动件运动规律曲线的思想方法.通过对NURBS样条插补改进算法的深入分析,得出了进一步校正满足加工步长条件的NURBS样条参数增量的算式.同时对插补前弧面凸轮从动件运动规律曲线的修正、NURBS插补误差和插补过程的实现进行了计算与分析.结果表明,采用文中给出的方法,能显著提高弧面凸轮轮廓面的加工精度.     

平行分度凸轮轮廓曲线的三次NURBS表示

为了获得供具有非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Sphne,NURBS)插值功能的CAD/CAM绘图和数控机床加工使用的设计数据,文中讨论了NURBS技术和平行分度凸轮轮廓曲线的三次NURBS表示方法,提出了用三次NURBS表示平行分度凸轮轮廓曲线后产生的设计误差的估计方法.     

三次NURBS样条曲线插补加工螺旋转子建模与加工研究

提出在螺旋转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线段插补;建立了螺旋转子端面摆线段三次NURBS样条曲线方程.在Pro/E软件上比较了三次样条插补曲线和理论摆线之间的精度误差.最后通过在立式加工中心上比较了采用三次NURBS样条插补和采用微直线段插补的加工精度和加工效率,采用三次NURBS样条插补加工取得了理想的效果.     

圆柱螺旋线的NURBS逼近表示

针对圆柱螺旋线不能用多项式或有理多项式精确表达的缺陷,提出一种二次非均匀有理B样条逼近算法.通过组合平面圆弧和轴向二次非均匀有理B样条直线构成初始非均匀B样条螺旋曲线;为了减小逼近误差,根据权因子影响非均匀有理B样条曲线形状的特性,提出了修正de Boor细分算法中新控制点轴向坐标的逼近细分算法.实例表明,该逼近算法不仅简单,而且能够稳定地逼近原曲线以满足给定的误差要求,并且为构造非均匀有理B样条螺旋曲面和螺旋体提供了数据.     

基于ISO14649的NURBS曲线插补技术的研究

在分析曲线插补原理的基础上,用最新的国际标准来表达曲线。以非均匀有理B样条为工具,利用NURBS强大的造型功能表示组合曲线,提出一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲线插补方法。最后引入误差的控制,通过限定误差的大小来自动调节插补步长的大小,从而调节插补的速度,以达到高速高精度组合曲面加工的目的。     

非均匀有理B样条曲线的多分辨光顺研究

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线节点分布不均匀和控制顶点任意个数的情况,基于小波技术的NURBS曲线光顺算法需要进一步完善。该文基于NURBS,着重研究了非均匀B样条小波的精确构造:通过NURBS基函数构建了重构矩阵的零空间求解方程,并针对非均匀B样条所构建的系数矩阵改善了零空间求解方法,实现了非均匀B样条小波的构造。从而实现了任意控制顶点的NURBS曲线多分辨光顺。文章最后通过对旗鱼脊线的光顺,验证了该算法的实用性和稳定性。     

NURBS曲线插补算法的研究

根据非均匀有理B样条曲线（NURBS）的定义,提出了一种NURBS曲线插补格式和方法.并通过对3次NURBS曲线插补在matlab6.5上运行仿真实验.实验表明,此种插补方法能够加工出符合要求的NURBS曲线.     

NURBS曲线曲面重构的方法

CAD/CAM中用有理多项式函数表示曲面越来越广泛。由于非均匀有理B样条(NURBS)可以精确表示解析形状和自由曲线曲面,国际标准组织(ISO)与1991年把NURBS作为表示工业产品几何形状的工业标准。这里主要讨论了NURBS曲线曲面重构的方法。     

基于B样条递推算法的NURBS双四次曲面矩阵表示

从B样条的递推定义出发,应用NURBS曲线及曲面的基础理论,同时结合符号的推理技术,推导出四次规范B样条基函数的矩阵表示形式。并在此基础上,利用NURBS曲面的有理分式表示,得出NURBS双四次曲面的矩阵与矩阵块表示,为曲线曲面的构造、数控仿真和分析提供了便利。     

基于非均匀有理B样条的空间凸轮设计

针对高速传动空间凸轮在使用过程中存在的平稳性降低、噪声增大、磨损加剧等问题,提出一种新的基于非均匀有理B样条(Non-uniform rational B-splines, NURBS)的空间凸轮设计与加工技术,利用NURBS曲线拟合修正正弦曲线构造从动件运动轨迹曲线,利用单参数曲面族包络原理设计空间凸轮沟槽廓面,借助数控机床的NURBS插补功能实现空间凸轮的高精度光顺加工。实践证明,NURBS方法比常用的修正正弦方法设计得到的从动件运动规律曲线(包括位移、速度和加速度曲线)光顺性更好,NURBS插补方法比常用的直线或圆弧插补方法加工得到的空间凸轮噪声更低。因此,基于NURBS的空间凸轮设计方法简单易行,用该方法制造的空间凸轮在高速传动时具有传动平稳、噪声低、使用寿命长等优点。     

NURBS及其自由变形

在分析 NURBS曲线、曲面与其参数域之间映射关系的基础上 ,建立了 NURBS实体和其参数域之间的映射关系 ,并进一步发现了基于 URBS的由变形与三参数 NU RBS实体之间的联系和自由变形的实质 ,即对三参数 NURBS实体的参数施了形状约束。将这一思想进一步推广到控制晶格顶点和权因子 ,则是我们下一步的工作     

NURBS曲线、曲面造型过程的可视化设计

由于ＮＵＲＢＳ曲面、曲线构造的复杂性,描述ＮＵＲＢＳ曲线、曲面必然采用复杂的数据结构,这样给人—机交互带来很大的困难。本文利用ＶＣ＋＋编写的ＮＵＲＢＳ曲线、曲面造型系统可以实时观察曲线、曲面的控制点、节点信息,可以实时对控制点、节点进行诸如添加、修改、删除等操作,这对ＮＵＲＢＳ曲线曲面造型无疑会带来极大的方便。     

基于螺旋样条的旋翼无人机区域轨迹规划

针对旋翼无人机在区域作业中的应用需求，提出一种螺旋样条区域轨迹生成方法，设计了给定区域的螺旋控制点生成方法，基于非均匀有理B样条拟合了轨迹。采用线性规划方法求解了以飞行时间最短为目标的规划问题，利用二阶泰勒展开法插值生成用于控制的轨迹序列。通过轨迹追踪实验可知，与传统折线区域轨迹规划方法对比，在相同的动力学约束及作业要求的前提下，该方法有效缩短了作业时间，提高了作业效率。     

Cutting temperature,tool wear,and tool life in heat-pipe-assisted end-milling operations

In this paper, using the specifications of nodal points on a nonuniform rational B-spline (NURBS) curve of three degrees with respect to NURBS curve parameter and defining the coefficients for the velocity and acceleration vectors on these points, a new method is presented to design a tool path via C² PH spline curves. Values of the velocity/acceleration vector coefficients corresponding to the nodal points on the original NURBS curve are computed by pattern search algorithm. To this end, the normal distance between the constructed C² PH spline curve and its corresponding original NURBS curve is considered as the objective function. Using combination of the time-dependent feed rate interpolation in the acceleration/deceleration phase of the motion and the constant feed rate interpolation in the middle region of the motion, the position commands of the designed NURBS-based C² PH spline curve are generated. Several improved NURBS-based C² PH spline curve following tasks were implemented with pseudo-derivative feedback feed forward (PDFF) controller. The experimental and simulation results confirm that the devised interpolator with designed PDFF controller is not only feasible for machining the complicated tool path represented in the improved NURBS-based C² PH spline form but also yields satisfactory contouring performance under variable feed rate.     

烟气轮机动叶片的参数化建模及加工仿真

运用NURBS曲线拟合算法将节点插入算法应用到动叶片截面型线造型中,采用UG软件中的NURBS样条曲线构造器功能在多个截面上准确绘制出动叶片的截面曲线造型,并利用NURBS曲面造型模块生成烟气轮机动叶片的实体模型。对零件结构特点进行工艺分析,运用UG的加工模块进行加工仿真,生成刀具轨迹并进行试验加工,为后续烟气轮机动叶片的数控加工提供依据。     

Robust segmentation of CMM data based on NURBS

Segmentation is a crucial step towards the interpretation of discrete three-dimensional measurement data. This paper presents a robust method for compound free-form surface segmentation and reconstruction. In the proposed method, a cloud of measurement data are collected through a coordinate measuring machine (CMM). The set of measurement data is then sliced along, at most, three orthogonal directions. On each slicing plane, measurement data is fitted by a 2D NURBS spline. Now, maximum curvature points on each NURBS spline can be calculated. These points represent the boundary of the digitised object. With the proposed method, three-dimensional segmentation is simplified to a two-dimensional problem. The effectiveness of the proposed segmentation method will be illustrated with examples of a hair drier and a telephone receiver.     

High-speed contouring control with NURBS-based C2 PH spline curves

This paper presents a C² Pythagorean hodograph (PH) spline curve constructed by the non-uniform rational B-spline (NURBS) curve for high-speed contouring control. With the knot vector, weights, and control points given, the C² PH spline curve is defined to be a “good” interpolant for Hermit data obtained from a NURBS curve of degree 3 specified by the same control polygon, weights, and the knot vector. To this end, the first- and second-order derivatives are evaluated at the nodal points on the NURBS curve. These boundary conditions are imposed on the PH segments of degree 9 to preserve continuity between the connecting segments. The S-curve motion planning architecture with variable feed rate for a planar NURBS-based C² PH spline curve is also developed in this paper. In particular, C¹ cubic feed acceleration/deceleration is imposed on the first and last PH segments. Several NURBS-based C² PH spline curve-following tasks were conducted to verify the effectiveness of the proposed interpolation algorithm. Experimental results show that the proposed interpolator is not only feasible for machining the complicated parametric curves represented in the NURBS-based C² PH spline form but also yields satisfactory contouring performance under variable feed rate control.     

五轴NURBS插补中的速度前瞻控制方法

为提高五轴非均匀有理B样条的插补精度,减轻段间转接时对机床的机械冲击,提出了一种速度前瞻控制处理方法.采用曲率圆逼近的方法建立了插补误差计算模型,并推导出满足插补误差要求的最小曲率半径与进给速度间的关系.采用数值分析方法预先计算出减速点的参数值,对样条插补进行了加减速前瞻规划处理.实时插补时对样条曲线上曲率半径较小的地方进行减速处理,以提高插补曲线的逼近精度.实例证明,该方法能有效降低插补误差和段间转接时的加速度,具有良好的实时性,可以应用到实际的数控系统中.