基于数据点正投影和曲面法矢的自由曲面造型

提出用控制自由曲面形状的数据点投影和曲面在数据点的法矢进行自由曲面造型的新思想。利用数据点的正投影 (二维坐标 )和曲面法线方向计算出数据点的三维坐标后 ,即可采用现有的自由曲面造型方法 ,如采用参数双三次样条曲面等自由曲面造型方法构造自由曲面。这种给定自由曲面数据的方法具有易于控制自由曲面形状、几何意义明显等优点     

整体叶轮自由曲面造型的研究

介绍了自由曲面造型的基本理论,在UG环境下根据叶片边缘初始数据点,按照相应尺寸要求,做出叶片上下截面,在此基础上采用对截面按照叶片边缘曲线方向进行扫描形成叶片实体的方法。     

自由曲面的透视纹理映射研究

从纹理映射的基本方法出发,分析传统多边形纹理映射存在的不足,提出了自由曲面的透视变换纹理映射.首先介绍透视变换和透视纹理映射原理,并简要分析其在自由曲面纹理映射中的应用.由于多边形纹理映射的精度问题及自由曲面表达的多样性,因此在自由曲面纹理映射中,选择双三次 Bezier面片逼近自由曲面.然后详细介绍了透视纹理映射的算法步骤:先得到纹理空间参数与对象空间坐标之间的对应关系,通过计算对象空间坐标与屏幕空间之间关系,确定纹理空间与屏幕空间的对应关系.最后提出了纹理走样的处理方法.该方法不仅可以应用于自由曲面纹理映射,还可有效地应用到多面体、自由形体表面的纹理映射.     

基于测量的自由曲面造型与虚拟表示系统的研究

基于自由曲面的测量,通过对测量获取的曲面数据,应用NURBS造型方法对自由曲面进行造型.同时研究了应用OpenGL技术对自由曲面造型中的曲面模型进行虚拟图形表示,开发了一个实用的自由曲面造型系统.该系统主要由曲面模拟模块、数据输入模块、交互修改模块、图形仿真模块及曲面点信息分析模块等组成,讨论了应用于该系统的一些图形技术.     

圆柱曲面透视投影失真的图像校正

针对机器视觉系统中透视投影导致的钢管、桥梁拉索等圆柱表面缺陷测量不准的问题,提出了一种圆柱曲面透视投影失真的图像校正方法。该方法在提取圆柱成像区域、明确横向和轴向方向的基础上,基于圆柱曲面的透视投影特性,将产生的失真分解为轴向变形和横向变形,利用系统成像参数和圆柱半径建立校正图像与原图像的坐标对应关系,通过最邻近插值法进行像素映射实现透视投影失真校正。实验结果表明,该方法对不同直径圆柱的图像均有良好的校正效果,校正后的图像消除了圆柱曲面“近大远小”透视变形和倾斜投影变形;进行棋盘格模拟校正时,6个圆柱棋盘格边长的测量误差从校正前最高的14.9%降低至校正后的1.2%;进行划痕测量时,两种直径的原图像的最大误差分别为78.0%与61.8%,经本文方法校正后,两种直径的最大误差仅为5.9%与5.5%,校正效果显著。     

用极坐标投影法产生自由曲面铣削刀具路径方法的研究

应用微分几何工具,计算自由曲面的法矢、主曲率及其极值。由于自由曲面多采用多轴加工,且应考虑干涉、刀具轨迹规划和切削行距的确定等问题,故提出用极坐标投影法获得刀轴矢量和干涉区域的方法,通过刀触点偏移一定矢量长度的方法,可以得出切削行距及刀具轨迹。通过获取刀轴矢量的平滑变化,提出了求取刀具路径的方法从而避免了刀具碰撞的发生。     

基于计算几何的曲面造型方法研究

以Pro/Engineer和UGNX为代表的计算机辅助设计和辅助制造软件,在制造行业已经成为产品设计和产品制造工程师的重要工具。这些CAD/CAM软件都必须能够胜任曲面造型的功能,它是产品三维设计的必然前提,因此曲面造型成为计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项研究重要内容,而计算几何正是对曲面造型进行研究的数学方法。通过对曲面造型和计算几何的相关概念的介绍,详细阐述了基于计算几何方法建立曲面参数曲线的各种数学建模过程。这些数学建模方法能为各种CAD/CAM系统实现曲面功能提供理论指导。     

自由曲线曲面造型技术的综述

随着航空、造船等行业的发展,对曲线曲面造型技术提出了更高的要求。论述了曲线曲面造型技术的产生、发展及其应用过程和曲线曲面造型技术的现状以及发展趋势,介绍了几种CAD/CAM系统的曲面功能。     

面向曲面重构的切平面法矢方向调整算法

提出一种基于法向距离的法矢方向调整算法。主要思想是根据法向距离阈值,把散乱点划分为平坦点和非平坦点两种类型;根据其邻近点是否有不平坦点来采用不同的法矢传播方式而无需建立散乱点法矢的Riemannian图;并提出了两次最近距离和一次k近邻遍历法加快了法矢的传播速度。应用实验球、切牙、磨牙、怪兽和全口牙模5个不同点云数据进行了算法验证,对怪兽和全口牙模法矢传播过程中遇到的死锁问题,使用三次最近距离法给予了解决。     

基于变量几何法的两种并联机床法向加工自由曲面仿真

采用CAD变量几何法,用两种新型5自由度3SPS+RRPU和2SPS+RRPRR并联机床对任意3D自由曲面进行法向加工。通过CAD几何约束和尺寸驱动技术,首先建立两种并联机床的模拟机构,再在并联机构动平台上构造任意3D自由曲面和刀具轨迹的引导平面,与并联机构合成,得到模拟并联机床。保持刀具与自由曲面垂直关系,给定加工路径,各驱动杆长和动平台的位置能自动求解和动态显示。结果表明:CAD变量几何法不仅简单直观,而且省去了大量的编程计算。     

基于透视投影模型的表面三维测量的实现

将明暗恢复形状(SFS)技术应用于表面三维视觉测量。针对传统SFS求解模型的不足,引入一种基于透视投影的反射图模型,并采用高效、简便的灰度梯度算法对该模型进行求解和误差分析。实验结果表明,与正交投影模型相比,透视投影模型的三维表面测量效果显著提高。     

4SPS+UPU并联机床法向加工自由曲面的研究与仿真

采用CAD变量几何法,用一种新型5自由度4SPS+ UPU并联机床对任意3D自由曲面进行法向加工.通过CAD几何约束和尺寸驱动技术,首先建立4SPS+ UPU并联模拟机构,再在并联机构动平台上构造任意3D自由曲面和刀具轨迹的引导平面,与4SPS+UPU并联机构合成,得到模拟并联机床.保持刀具与自由曲面垂直关系,给定加工...     

宽公差曲面快速测量及基于OpenGL的显示技术

从实际应用的角度出发,介绍了一种宽公差曲面快速测量方法,分析了系统的组成和测量的原理。该系统采用激光三角测量法,并把点扫描拉伸成线扫描,在保证同样的测量精度情况下大大地提高了测量速度。系统在采集完数据后,利用开放图形库的三维造型技术在一定的精度要求下近似描述曲面,以实现模型的立体效果展示。最后以三维人脸数据测量为例,论述、验证了该方法的有效性。     

面向数控加工的三角网格法矢量及曲率估算

在面向三角网格曲面的数控加工中,网格曲面的曲率估算精度对数控加工刀具路径设计和加工质量具有重要的影响。针对数控加工需求,提出了一种三角网格曲面中网格节点曲率的精确估算方法。该方法引入网格形状因子,综合考虑三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响,得到了更为精确的法矢量,从而获得网格节点处更为精确的曲率估算值。此方法能够有效提高三角网格节点曲率估算的精确度,提高了三角网格曲面刀具路径设计中的刀位点计算精度和数控加工精度。     

行星滚柱丝杠副主曲率计算与接触特性分析

根据丝杠、滚柱和螺母螺旋滚道曲面特点,建立了通用化的法截面内零件的轮廓方程和滚道螺旋曲面方程。通过将滚道截面的原点定义在对应零件的中心轴上,避免了现有模型中将滚道截面原点定义在螺纹牙轮廓中心而带来的繁琐坐标变换问题。其次,利用微分几何原理推导了丝杠-滚柱接触侧和螺母-滚柱接触侧在相应接触位置的主曲率,与传统的基于等效球法计算行星滚柱丝杠副主曲率进行了对比。利用赫兹接触理论求解了滚柱与滚道间的主曲率差、接触椭圆面积及最大接触应力,并讨论了行星滚柱丝杠副结构参数对接触特性的影响规律。结果表明:丝杠和螺母滚道在某一主平面内的主曲率不是零,使用等效球模型计算主曲率会带来较大误差;增大螺纹螺距使得滚柱两接触侧的主曲率差变大,但几乎不影响接触椭圆的面积和滚柱螺纹曲面两接触侧的最大接触应力;增大法向牙侧角会使两接触侧的主曲率差和接触面积同时减小,但过大的法向牙侧角会导致接触应力和摩擦力增大。     

基于UG的曲面零件的造型设计与数控加工仿真研究

文中利用成熟的UG三维造型功能、仿真加工功能、及后置处理程序生成功能,实现了从曲面零件产品造型设计到曲面产品仿真加工的虚拟设计过程。节省了编程时间,并为实际加工提供了刀路轨迹和参数设置,为真实的曲面轮廓的数控加工做好了技术准备。