一种适用于虚拟数控机床的碰撞检测算法

虚拟数控机床碰撞检测系统是对实际加工中刀具的快速定位、刀具与加工环境设备的碰撞以及对NC程序编写错误导致的碰撞进行检测,从而避免刀具的损坏及设备事故的发生。在分析了FDH包围盒和AABB包围盒等的优缺点之后,提出了一种适用于数控系统设备模型的碰撞检测方法,即对设备模型的包围盒进行预处理、包围盒分割并逐步求精的方法。降低了算法的复杂度,提高了数控加工中碰撞检测的效率。     

基于包围盒的机床碰撞检测系统算法研究

碰撞检测是数控机床防碰撞系统的核心技术,基于包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检测算法.介绍了基于OBB层次包围盒算法开发的数控机床碰撞检测系统,并针对机床模型的特点,提出了算法的一种优化方法.     

三维紧凑布局设计的碰撞检测算法研究

对三维紧凑布局设计中遇到的有关碰撞检测的问题进行了研究,提出了一种改进的基于边界的碰撞检测算法。算法结合AABB包围盒和基于边界的碰撞检测,在对组件进行数据预处理的基础上,首先利用包围盒快速排除不相交的组件,再用包围盒排除不相交的点和边,缩小需要进一步检测的范围,然后进行精确的相交测试,确定组件是否相交及其相交位置;最后结合组件的拓扑结构和几何关系,计算并确定组件间的碰撞接触类型。通过虚拟仿真证明了该方法的可行性。     

一种基于包围盒技术的机械臂碰撞检测算法

为满足机械臂碰撞事件检测的速度和精度要求,结合遥操作临场感系统自身特点,提出了一种简化的包围盒碰撞检测算法.该包围盒技术摈弃以往采用单一层次包围盒的方法,综合运用了空间分解技术、降维技术、包围球技术和AABB包围盒技术,将整个虚拟场景的碰撞检测工作分解为几个复杂度不同的部分,并在各个部分中采用不同的包围盒算法.研究结果表明,这种根据检测对象的特点采用不同检测手段的方法避免了部分冗余的检测工作,提高了碰撞检测的效率.     

碰撞检测中的层次包围盒算法研究

详细介绍基于层次包围盒的碰撞检测算法,并着重对各种包围盒进行分析比较.分析结果表明:包围盒的简单性和紧密性相矛盾,如何更好地兼顾简单性和紧密性成为选择包围盒的关键;应根据不同的碰撞概率以及对碰撞检测精度要求的不同,采用不同类型的包围盒和检测深度,以提高检测效率和适用性.     

镜像铣支撑端与铣削端之间的碰撞检测算法研究

双五轴镜像铣机床是提高蒙皮、壁板等大型薄壁件加工质量的新型设备,铣削端与支撑端均采用卧式龙门五轴结构,且镜像分布于加工工件两侧。在加工过程中,铣削端与支撑端同步运动,因此它们之间的碰撞检测是实现安全、稳定加工的保障。采用基于包围球的AABB包围盒模型与GJK算法,分别建立了双五轴镜像铣设备的运动模型以及防碰撞算法。首先,通过分析AABB包围盒和包围球的优缺点,提出一种将AABB包围盒与包围球相结合的包围体,从而建立支撑端和铣削端的全尺寸模型;其次,分析包围盒碰撞检测方法与GJK算法的特点,给出双五轴镜像铣防碰撞算法;最后,使用OpenGL对建立的模型与防碰撞算法进行仿真验证,结果表明该模型与算法是有效的。     

大型螺旋桨五轴加工中基于方向包围盒层次树的全局干涉碰撞检测

针对大型螺旋桨五轴加工中重叠区存在的全局干涉碰撞，构建了一种基于动态OBB层次树的检测算法：建立螺旋桨和特殊铣刀头的方向包围盒层次树，利用多刚体系统的运动学理论，获得螺旋桨和特殊铣刀头在每个加工位置处包围盒的动态坐标变换矩阵，根据分离轴理论，实现每个加工位置的全局干涉碰撞检测。通过包围盒分组以及运动趋势判断，提高了全局干涉碰撞检测算法的效率。     

基于包围盒和三角面片的碰撞检测优化算法

通过将碰撞干涉检测优化为粗检测和精检测两部分,粗检测采用改进的OBB层次包围盒算法,精检测采用基于三角形面片相交检测的优化算法,在保证运算精度的情况下提高碰撞检测速度.粗检测部分通过改进构造OBB层次包围盒的算法,在提高包围盒紧密性的同时改善包围盒树的存储结构;精检测部分通过运用一种基于三角形面片相交检测的优化算法,减少了算法总的计算量及所需变量数目,从而提高了系统的实时性.最后进行仿真测试,结果证明检测速度明显提高.     

Eon Studio的虚拟自主汽车自动超车行为仿真

在Eon Studio三维交互式仿真平台上进行虚拟自主汽车自动超车行为仿真.提出把超车安全距离转化到前车层次包围盒几何尺寸上的方法,利用Eon Studio的碰撞检测节点去检测与前车的距离是否大于安全换道的距离再采取超车行为,实现无碰撞自动超车行为仿真,并把仿真结果应用到虚拟自主汽车视觉行为系统(AVV-VPB系统),增强了系统中虚拟交通环境的真实感.     

一种折弯干涉检测算法

为了避免钣金折弯过程中工件自身碰撞、工件与机床碰撞以及工件与模具发生碰撞的问题,基于不规则物体的包围盒算法以及多坐标系矩阵变换理论,提出了一种可应用于折弯加工领域的干涉检测算法。经UG仿真实验表明,该算法可准确进行折弯加工中的干涉碰撞检测。     

绕线机主轴箱的振动特性分析及结构优化

为研究绕线机主轴箱的振动特性,采用基于有限元方法的COSMOS软件对绕线机的主轴箱进行了模态分析并用于主轴箱的结构优化。模拟了主轴箱前10阶固有频率和对应的振动模态,模拟结果发现,基频共振频率仅有767HZ,变形比例达1．31％;第2阶共振频率为801 Hz,变形比例为1．19％,此共振频率极大地限制了绕线机工作转速的提升。通过增设加强筋进行结构的改进,使主轴箱的基频提高了5．4％,第2阶共振频率提高了23．6％。在此基础上进行了结构的优化,使主轴箱在重量增加21．1％的情况下,箱体基频提高了55．4％,优化效果非常明显。     

五轴数控仿真全局干涉检测算法研究

针对五轴数控加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种实时干涉初步检测算法.该算法基于分层方向包围盒以及八叉树空间简化法,采用改进的分离轴理论,通过比较空间多面体在特定轴上投影的距离关系来判别多面体之间是否相交.应用简化的方向包围盒及八叉树结构,当某一节点发生干涉时,才对其子节点进行进一步处理.该改进算法有效降低了空间复杂度,提高了效率.该算法已在某型号五轴数控加工中心仿真系统的全局干涉检测模块中得到应用,通过实验比较,证明了该算法的可行性.     

基于元结构和框架优选的数控机床床身结构动态设计研究

提出数控机床大件结构设计元结构和基本框架的概念,把由床身筋板围成的栅格称为筋格,床身的宏观构形为基本框架。筋格的动态特性直接影响机床床身的动态特性。分别以筋格各边长、板厚和清砂孔径为设计变量,以筋格的固有频率为优化目标,进行有限元动态设计,得到相应的筋格的基频随设计变量变化的曲线图;通过有限元分析,忏悔 床身的高度与宽度接近时,床身的动态特性较好。用有限元分析法对简化的床身结构动态特性进行研究,总结出对数控机床身设计具有普遍指导意义的规律,可用于数控机床床身结构初步设计。     

浅谈数控车床实训教学中的撞刀现象及对策

数控机床的应用越来越广泛,因此,对数控机床的保护不容忽视.撞刀现象会影响数控机床的精确度,为了防止学生在数控车床实训时发生撞刀现象,从程序编制和数控车床操作等方面总结出以下几种常见的撞刀现象与解决方法.     

基于HV分割的精确碰撞检测在虚拟设计中的应用

虚拟设计是当前机械设计领域中研究的热点,在虚拟设计环境中,如何实现机械系统的各个运动部件的碰撞和干涉检测,是一个十分关键的问题。针对传统包围盒法的不足,将HV分割的思想应用于虚拟机械设计中,并发了相应的碰撞检测软件,以实现运动部件之间的精确碰撞检测。     

多机器人动态避碰及抬箱编队仿真研究

觅食、推箱以及编队是多机器人系统研究中的经典任务形式,提出的新的多机器人任务:抬箱任务是由觅食、推箱以及编队等任务拓展而来,适用领域非常广阔。设计了多机器人在动态环境中的各种反应行为,实现了多机器人之间的动态避碰;提出了围绕固定物体边缘形成抬箱队形的算法,该算法的设计具有可扩展性,详细考察了机器人之间发生碰撞的情形,并根据人类避碰的一般策略完全实现了机器人之间的动态避碰。仿真结果证实了算法的可行性。     

热轧带钢更换规格卷取温度分析及其补偿研究

热轧带钢卷取温度是反映热轧带钢性能指标的重要参数之一,介绍了某700 mm热连轧机层流冷却的组成及其工作原理,针对其具体情况,基于实时数据,应用数据挖掘工具,从理论和工艺的角度分析了控冷过程中热轧带钢更换规格温差大问题产生的原因,得出了热轧带钢更换规格的规律,并应用回归统计建立了温度补偿模型,进行了实验研究,实验结果表明,应用数据挖掘技术从立体的现场数据中得出热轧层流冷却控制模型的做法,对提高控冷精度,优化生产工艺具有一定意义。     

包容盒干涉检查方法在Pro/E下的实现

碰撞干涉检查在产品装配仿真中起着重要作用,包容盒方法可以有效地解决干涉检查固有的计算复杂性。根据产品零部件不同类型提出了三级精度包容盒相结合的快速干涉检查算法,并在Pro/EN-GINEER环境下加以实现。通过人机交互界面应用于汽车变速器装配仿真过程中零部件之间的碰撞干涉检查。     

双机械臂碰撞检测算法研究

为保障双机械臂在公共活动空间的安全性,提出了一种准确高效的碰撞检测算法。采用球体和胶囊体包围盒简化机械臂模型,根据包围盒之间的相交情况判断是否发生碰撞。通过二次投影法实现快速检测,将包围盒投影为线段,若投影线段未重叠则包围盒未相交;若投影线段有重叠,则将问题进一步转化为空间点到点、点到线段、线段到线段的最短距离求解。通过仿真软件和实体机械臂实验平台对算法进行了分析,结果说明,该算法检测效率高,可直接植入机械臂控制器程序中,满足安全性需要。