自由曲面加工中NURBS曲线的插补实现

针对复杂型面零件的高精度曲面加工,传统上应用直线、圆弧和螺旋线等插补。由于曲面轮廓离散成大量微段直线或圆弧来加工,这不仅使编程复杂、代码量膨胀,而且不可避免地带来逼近误差,影响零件的加工精度、表面粗糙度和生产效率。提出一种NURBS曲线的实时插补算法,它基于NURBS曲线的参数表示法来求出优化的曲线参数,实现了NURBS曲线高速、高精度加工的插补控制。试验的结果表明,这种插补方法是有效的。     

采用NURBS曲线的钢球减速器的型线设计研究

摆线钢球减速器在摆线盘型线设计与优化过程中对型线的自由度与可控性要求越来越高,由此本文提出了将NURBS曲线应用到减速器摆线盘的型线设计过程中,深入研究基于NURBS的摆线型线,通过对已知摆线型线进行采样,获取样本点,反求控制点、权因子、节点矢量,得到符合精度要求的拟合型线,并以此型线完成虚拟样机与试验样机的设计,仿真...     

螺杆转子型线正向设计中的曲线连续性研究

螺杆转子是双螺杆压缩机的核心,而传统规则曲线的构造自由度越来越不能满足螺杆转子型线的设计要求,由此本文提出了利用自由曲线代替传统规则曲线来获得更高自由度和曲线连续性的型线。对自由曲线的转子型线设计深入研究,利用几何解析法实现对规则曲线的控制点及权因子的获取,实现只由控制点、权因子和节点矢量决定的一段式自由曲线典型型线设计,减少了传统分段设计型线的步骤,大幅提高了设计效率。提出利用控制型线段端点矢量的方法设计曲线连续级别为G0、G1和G2的自由曲线型线,利用控制点与次数对曲率变化规律研究,得到了曲率平稳且与典型型线误差低于0.1μm的自由曲线型线。     

基于NURBS的弧面凸轮运动特征曲线的修正计算

利用非均匀有理B样条(NURBS),对弧面凸轮的运动特征曲线进行了修正计算.就型值点与节点矢量的确定方法、权因子的选取与优化、控制顶点的反算等修正中的关键问题,进行了较为详细地分析.通过比较B样条和NURBS修正曲线的位移误差,表明用NURBS修正后的误差明显小于用B样条修正后的误差.     

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     

基于递归特征分析的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线公式中基函数递归特征的基础上,提出了一种新的NURBS曲线插补算法。该算法通过前一个参数增量值和前一段插补弦长来确定下一个参数增量值,进而实现对参数的密化。仿真实验结果表明,该算法在改善弦长误差和减小计算量方面优于Taylor展开插补算法。     

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等操作,这对ＮＵＲＢＳ曲线曲面造型无颖 会带来极大的方便。     

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.     

NURBS柔性弧面凸轮曲线设计与优化

为使弧面凸轮在高速转动过程中有振动小、磨损小、精度与效率高等优点.利用NURBS优越的性能对现有的空间弧面分度凸轮的轮廓曲线进行设计,依据不同起止边界条件选定阶数并得到各种运动控制条件的NURBS柔性凸轮曲线.在标准双停留5次NURBS凸轮曲线基础上作多目标优化.采取依托NX"规律曲线"功能建立弧面凸轮三维模型新的建模方式,该法所构造的轮廓面曲线精确、效率高,然后利用MATLAB对NURBS柔性凸轮曲线和MS曲线进行对比.利用ADAMS对凸轮机构进行运动仿真,仿真结果表明,5次NURBS凸轮曲线的运动性能要优于MS曲线.用该方法制造的弧面凸轮有振动平稳、磨损小、运动性能好等优点.     

非均匀有理B样条曲线多分辨率特征几何建模研究

NURBS曲线的几何建模,传统方法是通过模型的控制顶点对曲线进行操作、编辑和处理,繁琐费时,使NURBS曲线的设计变得十分困难。基于一种新的半正交非均匀B样条小波多分辨率技术将单一尺度几何空间变换到多尺度空域和频域空间,NURBS曲线的整体结构和局部细节被转化为曲线的多尺度整体特征和细节特征。通过对这种多尺度特征的编辑、操作和处理有效实现NURBS曲线的几何建模。     

基于四边形网格参数细分的平面与自由曲面求交算法

为解决计算机辅助设计和制造过程中常见的平面与曲面精确求交问题,提出了一种四边形网格参数面片结构模型,并运用空间直线与平面的相交状态进而得出四边形面片与平面的相交状态。求交时将自由曲面在参数域内逐步细分为这样的面片结构,对处于不同状态的四边形面片做不同的处理,最后得出一张交线链表,采用样条拟合算法即可得到交线。实例计算结果表明,所提出的求交方法收敛性好而且精度高,能很好地应用于实际求交运算中。     

基于形状特征的自由曲面采样算法的研究

测点采样是自由曲面零件检测的关键步骤.基于零件的两个形状特征因子:曲率因子、局部曲面片大小因子,提出一种面向不同类型曲面的采样算法,推导出曲率因子、局部曲面片大小因子的计算公式,进而优选合理的采样方案.该采样算法具有适应性广、无需繁琐的迭代过程等特点.用NURBS表达曲面,根据零件的梯度信息模拟制造误差并考虑测量误差,对采样过程进行了仿真分析,仿真结果验证了该采样策略的有效性.     

改进的NURBS曲面片拼接算法

研究了已网格化的曲面片之间的拼接技术并对现有的拼接算法进行了改进。首先,根据哈特利-贾德的弦长参数化算法求取非均匀有理B样条（NURBS）曲线上的节点向量,利用节点向量和曲线反求出控制顶点,并采用投影变换的方法求出权因子。其次,根据要求调整曲面片上的控制顶点,使曲面片之间达到G1连续。最后,再对已拼接好的曲面片上的控制顶点进行整体修改,重新排列整张曲面片上的控制顶点,从而实现曲面片的无缝拼接。用专业的三维造型软件对拼接后合并的曲面片进行了测试,结果表明,该方法在保证曲面片之间G1连续的情况下可使多块曲面片实现无缝拼接,无缝拼接试验中的平均误差为0.0049°。     

基于等几何分析的自由曲面壳体包容式节点力学分析方法

包容式节点作为一种曲面壳体结构的新型节点,展示出优越的抗疲劳力学性能及承载能力.文中针对包容式节点曲面渐进优化设计过程中有限元网格不易调整等问题,将等几何分析理论引入包容式节点这类自由曲面壳体结构的分析.首先从包容式节点曲面的NURBS曲面模型出发,基于Reissner-Mindlin退化壳理论,建立对应的壳体单元,然...     

基于曲线投影的自由曲面雕刻图形设计

在现有平面图形设计技术的基础上,研究了一种自由曲面雕刻图形设计方法。根据曲面角点位置确定适当的设计平面,利用现有CAD软件设计平面雕刻图形,依次提取平面图形的轮廓曲线,按照曲线取点投影的方法在曲面上分别求得各轮廓曲线的正投影,从而得到相应的曲面雕刻图形。应用实例表明,该设计方法稳定性好,效率高,能有效克服现有手工设计方法在效率和一致性方面的不足。     

基于UG的NURBS曲线插补技术的应用研究

高速切削加工作为模具制造中重要的一项先进制造技术,NURBS曲线插补技术逐步得到应用。在UG中通过对连结分段、角度公差、拟合公差等参数的设置以及对UGCAM后处理器的修改,生成了NURBS曲线插补指令,从而驱动CNC机床实现了NURBS曲线插补的高速加工。     

NURBS曲线插补算法的研究

针对目前制造业对数控加工精度要求越来越高的要求,介绍-种改进后的NURBS曲线插补算法,以实例表明其高速、高精度性.     

基于Hilbert填充曲线的自由曲面刀具路径规划研究

利用平面Hilbert填充曲线生成方法简单、易于控制填充疏密的优点,将其用于了自由曲面数控加工刀具路径的生成.对平面Hilbert填充曲线的生成原理进行了研究,用矩阵运算的方法生成该曲线.结合自由曲面的形成过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.最后用一个具体应用实例验证了生成平面Hilbert曲线方法的正确性,和用此曲线作为数控加工刀具路径的可行性.通过与经典刀具路径生成方法比较可见该方法具有算法简单,加工余量均匀,加工效率与表面质量高的优点.     

基于单目视觉的自由曲面三维坐标测量方法

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.