基于坐标测量机的自由曲面检测采样策略

为了实现自由曲面快速精确的检测和评定,研究了检测过程涉及的采样策略。提出采用随机Hamersley采样、简单随机采样和列系统采样3种方法设置自由曲面上的测量点。采用拟粒子群算法优化变换参数,实现被测曲面与设计曲面之间的定位,采用曲面细分法搜索设计模型上与被测点距离最近点以计算自由曲面轮廓度误差。为了对基于坐标测量机(CMM)在不同采样策略下的检测结果进行比较,采用非均匀有理B样条生成零件设计模型,选择相同的加工工艺在不同的加工中心加工多个零件得到粗糙度不同的自由曲面。最后,使用CMM在所设计的采样策略下实测零件,用提出的方法计算零件的轮廓度误差,并与CMM内置软件的计算结果进行比较。实验结果显示:选择随机Hammersley采样法和中等采样点数的采样策略检测效果最佳,不仅测量精度高,而且耗时少、成本低。应用提出的方法计算自由曲面轮廓度误差时,其精度比由CMM内置软件计算结果高10%~22%,表明提出的方法适用于自由曲面零件轮廓度误差的快速精确检测与评定。     

基于自适应采样的曲面加工误差 在机测量方法

基于模具在机测量的自适应采样结果,提出一种新的获取自由曲面加工误差的方法。该方法首先基于自适应采样获取加工曲面上少量测点的坐标数据,利用NURBS曲面重构来拟合加工曲面;然后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面和理论曲面的法向距离,获得自由曲面的加工误差,并对实验加工的模具模型曲面的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于自适应采样的加工曲面重构方法能够在机测量且有效地获得自由曲面加工误差。     

可展曲面的计算机辅助设计

基于三维射影空间中点和平面间的对偶性,提出了计算机辅助设计五次样条上可展曲面的一种简单且有效的方法,通过采用该方法,可利用具有B啨zier和B样条基的控制平面设计可展曲面。基于将可展曲面作为平面单参数族包络面的思想,给出在B啨zier和B样条基下可展曲面的参数表示形式。讨论了所设计可展曲面的特点和几何构造,研究结果表明,所提出的设计方法具有现有曲线设计方法的特征,现有的对于曲线的一些几何构造技术可延伸到可展曲面的设计。     

可展曲面展开图的参数表示法

画法几何中通常采用手工绘制展开图,作图结果不精确。这里介绍了参数法绘制可展曲面的推导过程,并在AutoCAD2004软件上编程验证了参数展开的有效性。该方法可用于扩展计算机图形软件的曲面展开算法。     

基于高斯映射的可展曲面等曲率离散问题研究

提出可展曲面及其折展结构的空间高斯映射数学建模方法与分析理论,实现空间折展特性分析与折纸曲面的离散化研究,并继而可以进一步引申到可展曲面的等效数学模型的空间机构学研究。通过建立可展曲面的高斯映射方法,建立空间折展曲面与复杂折展结构的高斯球面曲线,实现三维空间折展结构降维到二维球面曲线,且以高斯映射方法建立可展折纸曲面的数学模型基础理论,并通过曲线曲面理论,将三维的可展曲面问题转化为高斯球面曲线的数学分析。继而通过折展曲面与折展单元的高斯球面曲线的对应研究分析,且由球面曲线的离散得到折纸曲面的近似多面体折展结构,并为其等效机构学特性研究奠定基础,进一步将曲面折展转化为平面折展可对应的现有机构和机器人学问题,实现曲面折展问题与平面折展问题对接,并探讨其工程应用依据。     

基于三坐标采样点数对自由曲面检测精度影响的研究

自由曲面的检测精度主要受加工、采样点数、测点分布、测量设备等诸多因素的影响。本文主要针对采样点数对自由曲面检测精度的影响进行研究,采用等参数测点分布的方法,在相同的测球直径下,对同一自由曲面进行不同的采样对比,并对检测数据进行数学分析,得出较优的采样点数。     

复杂曲面的可展化及其展开方法

提出了一种复杂曲面可展化及其展开的新方法 ,在依附于复杂曲面的两条空间曲线之间 ,构造可展面 ,逼近复杂曲面 ,使复杂曲面可展化并展开。该方法以计算机辅助服装原型设计过程中的前片服装原型的可展化及其展开作为应用实例 ,证明其完全附和工业设计实际要求     

可展曲面的几何设计与形状调节

为了克服传统方法在可展曲面设计上的缺陷，方便地解决工程中经常遇到的可展曲面位置和形状难以调整和控制的问题，基于3D射影空间中点和平面间的对偶性这一重要思想，提出了两种直接、简单的可展曲面设计方法。该方法将可展曲面用具有基函数的控制平面来表示，通过引入形状控制参数λ（0≤λ≤1），使生成的可展曲面在较大的范围内可进行调节和控制，增加了造型的自由度，通过调节参数λ，可以得到一族可展曲面，这族可展曲面保留了许多B样条曲面的特性，在λ取0．5的特殊情况下，所生成的可展曲面即为均匀B样条曲面。研究结果表明，该设计方法具有现有曲面设计方法的特征，算法简单、有效。     

基于正六边形折纸的单自由度可展结构

可展结构在航空航天领域应用广泛,其性能的优劣直接决定航天任务的成败.随着各种空间设备向着大型化和复杂化方向发展,对性能优良的可展结构的需求与日俱增.为了设计具有高可控性、大收纳率的可展结构,从刚性折纸的角度出发,对一种已有折纸图案进行改进,设计出一种新型零厚度正六边形折纸.进一步结合桁架理论和厚板折纸理论分析并降低了其...     

基于三坐标机直线度测量中采样间距的研究

基于三坐标测量机对直线度测量采样间距进行研究,根据采样数据用最小二乘法评定直线度误差,然后对评定结果进行分析比较,得到出用三坐标机进行直线度测量时采样间距与尺寸大小及精度之间的关系,并提出了今后的研究方向及内容。     

基于边界采样的插值Catmull-Clark细分曲面造型

提出了基于边界采样的插值Catmull-Clark细分曲面造型方法。首先简单介绍了Catmull-Clark细分规则：为了满足插值边界要求，提出了一种边界采样技术；最后介绍了插值Catmull-Clark细分方法，并通过实例验证了该方法的有效性和可行性。该方法对丰富细分曲面造型技术，推广其曲面造型中的应用起到一定作用。     

基于两杆张拉整体结构的可展机构设计

根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.     

基于蜘蛛网结构的伞状可展机构设计与分析

根据蜘蛛网结构的几何特点,建立了蜘蛛网的结构简化映射模型。在此基础上,以平面四杆曲柄滑块机构为可展单元提出了一种新型伞状可展机构。利用ANSYS Workbench软件对模型进行静力学分析与优化,给出了蜘蛛圆网结构模型中捕丝间距的最佳比例关系;同时,建立了蜘蛛网刚架模型的刚度矩阵,利用矩阵位移法给出了捕丝间的最优夹角。基于捕丝间距的最佳比例和捕丝最优夹角,提出了受力性能最佳的伞状可展机构,并对其静力学性能进行了仿真分析。结果表明：基于蜘蛛网结构模型优化后的伞状可展机构强度性能得到提升。最后,设计制造了展开直径为1.2 m的可展机构模型,并对其运动过程进行模拟,验证了模型展开与收拢过程的有效性。     

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.     

点采样曲面的曲率估计

本文提出一种直接在点采样曲面上计算曲面的高斯曲率、平均曲率及主曲率等局部微分性质的方法。首先，为了去除测量产生的噪声和误差，引入高斯核函数为每个采样点加权；接着计算每个采样点的最近邻域点集；然后用双三次B样条曲面最小二乘拟合邻域点集，构造局部参数曲面来逼近原始曲面，以局部参数曲面的曲率估计点采样曲面的曲率；最后给出曲率估计的应用。实验结果表明，该方法能有效地反映曲面的基本特征。     

基于 LabVIEW 的 CVT 离合器检测与控制系统实现

针对摩托车离合器试验系统的研制,通过分析CVT离合器试验的特点和技术要求,开发了基于LabVIEW软件平台的检测与控制系统.试验结果表明,该方法不仅简单实用,而且检测与控制效果良好,满足了CVT离合器试验系统的技术要求.     

基于等参数线采样的自由曲面优化测量方法

研究了三坐标测量机(CMM)进行自由曲面精度检测时,如何制定采样方案的问题。在已有算法的基础上,提出了两种优化算法:基于法向误差和平均曲率变化的混合采样法,以及自动寻向采样法。前者采样方向给定,由替代曲面与原曲面间的法向误差与曲面平均曲率变化的线性组合决定采样线的位置;后者则依据u、v方向曲率变化大小确定采样线的方向,由最大法向误差确定采样线位置。通过与已有算法进行算例对比,验证了所提方法的有效性。     

基于支持向量机回归机的曲面拟合技术

提出了一种基于支持向量回归的点云曲面重构方法,从点云中按一定规则取样得到小样本集,以小样本集为支持向量,并以径向基函数为核函数重建复杂线性函数曲面模型。实验表明该方法能直接重建散乱点云数据．拟合出曲面模型且具有较好的效果,并具有误差小、速度快等优点。     

花瓣式可展天线的结构分析

针对一种多刚体空间机构——花瓣式可展天线的花瓣数、每个花瓣的刚板数和结构参数的关系进行了分析研究。首先,根据空间机构自由度的计算公式,对不同情况下机构的自由度进行了计算,确定了每个花瓣的刚板数。然后,利用折叠状态下各刚板的几何关系,对各刚板的宽度进行了分析。最后,计算了该可展结构折叠状态时的体积,再利用各结构参数与体积的关系,分析比较后得到了可展结构的花瓣数。通过分析确定了花瓣式可展天线的多个结构参数。     

三维点云预采样的曲面自适应布点策略及应用

针对现有的自适应布点策略大多无法在三维模型未知的前提下进行智能布点的问题,将点云信息、颜色信息与接触式测量进行结合,提出一种三维点云预采样的曲面自适应布点策略。通过预处理后的深度点云与HSV颜色空间下分割后的点集,获取待测曲面的显著性点云。提出一种改进的欧式分割算法将显著性点云分割为数个点云簇。根据均值漂移算法,以质心Voronoi结构的成本函数作为均值漂移算法的权函数,在各点云簇中迭代计算出最佳采样点的具体位置。通过实验对比该布点策略与均匀采样、随机采样、自适应采样的采样精度和采样效率。结果表明三维点云预采样的曲面自适应布点策略能够在保证测量精度的前提下提高采样效率,相较常规自适应采样的采样计算时间时间缩短了60%。