基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,扫描方向上的前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明:该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

基于可变向测头的未知自由曲面数字化测量

为了消除曲面倾斜对点激光测头测量精度的影响,针对连续的未知自由曲面,提出一种基于可变向测头的数字化测量方法.设计一种摆动机构安装点激光测头,使测头方向可以在一定范围内变动.在测量过程中,首先使测头竖直,对被测曲面进行等间距逐行扫描,并对扫描数据进行及时处理与曲线拟合,根据拟合曲线外法线与X轴正方向所成角度α值的大小,找出α∈[0°,60°)、α∈(120°,180°]的曲线段所在位置.一次扫描结束后,将测头向左倾斜,对α∈[0°,60°)的曲线段进行二次测量,将测头向右倾斜,对α∈[120°,180°)的曲线段进行二次测量.通过多次测量数据组合,获得被测曲面的整体形貌数据.实验结果表明,该方法能够有效实现α∈[0°,180°)的未知自由曲面的数字化测量,同时保证测量精度.     

逆向工程中自由曲面测量规划与重建研究

在逆向工程中曲面的测量应遵循数据采点密度随着曲面曲率特征变化而不断变化这一原则，并应根据离散点的分布确定自由曲面的重建工作.据此提出一种根据自由曲面Z向分层的测量规划和NURBS曲面方程拟合重建的方法，该方法能够有效准确地获取充分反映原曲面特征的最少测量点，并用其进行曲面的重建，保证曲面拟合方程的质量.此方法可以有效地应用于各种自由曲面的测量与拟合中.     

基于iGPS和机器人的大尺寸接触式测量系统

针对传统大尺寸复杂曲面特征点坐标测量过程中存在的被测工件与测量系统进行坐标系统一时会存在较大偏差、被测工件在测量过程中易产生移动和深孔中心位置点无法准确测量等问题,设计了一种用于大尺寸复杂曲面特征点的坐标测量系统。首先,对手持框架和探针的结构进行了设计,使用iGPS定位系统和工业机器人搭建了测量系统。然后,采用微平面法对探针测头进行了补偿。测量系统可同时实现对大尺寸曲面上特征点三维坐标的自动化测量和动态测量。实验结果表明:采用微平面法的测头补偿误差不超过±0.2mm,深孔中心位置点的测量精度在±0.2mm左右,测量系统不确定度为0.279mm。测量系统可实现大型复杂曲面坐标的动态跟踪测量,且适用于带有深孔特征的曲面测量。     

反求工程自由曲面测量规划及重建技术的研究

反求工程中曲面的测量应遵循采样点密度随曲面曲率变化而疏密不断变化原则,并应根据离散采样点的分布确定自由曲面的重建工作。基于曲面Z向细化分层的测量技术和NURBS曲面方程拟合重建,能有效获取原曲面特征的最少测量点,并进行曲线数学重建,最终获得准确反映表面特征的NURBS曲面方程。     

基于改进萤火虫算法的航发叶片3D采样方法研究

航发叶片是航空发动机的重要零件,其加工精度将直接影响航空发动机的使用性能与寿命。对叶片加工精度的评价通常采用3D轮廓测量方式实现。由于作为典型自由曲面代表的叶片结构复杂,存在较大的空间扭曲度,不仅导致其加工困难,也加剧了测量的难度。三坐标测量机是目前叶片轮廓测量精度最高的检测方式,受制于叶片型面复杂度和目前触点式三坐标测量技术限制,需要采集大量的表面数据点才能全面地表征叶片表面特征,使得测量效率极低。从曲面3D模型采样的角度出发,提出了基于改进萤火虫算法的采样点提取方法,首先提取叶片各截面曲线,其次对提取曲线分段并以等弧长方法均匀采点,按顺序提取的初始点位置数据模拟建立小型萤火虫群落,计算群落内点曲率关系并确定目标位置点的移动方向以及步长,实现已知分布点的点位自动更新,最终得到叶片表面所有关键特征采样点。本文算法可实现测量点数自由配置,通过该方式达到调整测量效率的目的,再代入算法实现了采样点还原精度的提升,通过对比等弧长采样算法以及等参数采样算法采样结果,拟合曲线与原始曲线的轮廓偏差、最大位置偏差、平均位置偏差,确定本文采样算法结果明显优于前两种算法。     

视觉测量中光学测头姿态估计方法

基于光学测头特征点成像的单机视觉坐标测量系统具有测量空间大、测量精度高及可进行现场测量等优点,是替代传统的大型坐标测量机的最有发展前途的技术方案之一.为实现该测量方法,必须先解决光学测头姿态估计问题,为此,提取一种利用SVD与矢量观测值的姿态确定方法.首先,通过基于SVD的5点优化算法确定特征点的空间坐标;然后,利用特征点的测头坐标和空间坐标建立关于测头坐标矢量、像机坐标矢量的矩阵方程,优化求解矩阵方程确定光学测头(测头坐标系)相对于像机坐标系的姿态.该算法利用所有数据冗余信息,提高了测量系统的精度和稳定性.实验证明,该算法切实可行,系统的单点重复性及测量不确定度<0.1 mm.     

螺旋曲面接触式测量的数据处理

接触测量仪的测量头与被测表面接触，可以比较精确地给出测量头球心座标。测头球心座标所形成的曲面是被测曲面的等距曲面，但是微分几何中还没有等距曲面的一般理论。通过测头球心座标求接触点，只能借助于近似算法，现在还没有通用于任何曲面测量的高精度软件。螺旋曲面是特殊的曲面，已证明其等距贡面也是螺旋面，而且具有相同螺旋参数。根据这个结论可以给出螺旋面测量的精确算法，本文作者通过实例验证了该算法，即用三座标量仪     

基于相似性的点模型简化算法

为了获得高质量的简化点模型,提出了一种基于相似性的曲率自适应点模型简化算法,相似性包括强特征边性和表面区域几何特征相似性2个方面.利用法向张量投票方法,计算采样点的特征边性,由此将点模型分为强边性和非强边性2部分;基于Mean Shift聚类法,对非强边性部分进行表面区域几何特征相似性聚类;对强边性部分和各类簇重采样,实现曲率自适应的简化,并通过移动最小二乘曲面,评估简化曲面的误差.实验结果表明,该算法有效地保持了特征边界部分和曲面的细节,且能够生成高质量的简化点集曲面     

基于4D Shepard 曲面的点云曲率估算

为了高效处理大规模点云数据，提出了一种新的曲率估算方法.该方法基于空间六面体栅格分割点
云，针对每个栅格中的测量点逼近局部二次抛物面，通过计算并检查抛物面的最小采样密度和自适应划分
栅格来构建符合给定允差的局部曲面，使用步进法对曲面进行采样，利用坐标转换法计算每个采样点的曲
率、插值采样点的坐标和曲率来构造全局4D Shepard 曲面，并快速计算点云中每个测量点的曲率.结果表
明，该方法通过Shepard 曲面插值点的简单线性组合估算曲率，无需构建三角网格，具有复杂度低，实用
性强的特点.应用该方法能够快速、准确地获取大规模离散数据的曲率值.     

曲线连续箱梁桥活载作用下结构空间效应分析

针对大曲率扁平连续箱梁桥在活载作用下的结构空间效应问题,使用板壳有限元模型建立影响面,计入了截面畸变的影响,避免了杆系模型平截面假定带来的误差.影响面加载时,首先利用影响面的横断面确定车辆荷载的横向最不利位置,再进行纵向动态加载,得出最大的活载效应.通过与杆系模型结果进行比较认为:对于小曲率箱形连续梁桥,可以展开成直梁用影响线加载计算活载效应;对于大曲率窄桥,使用基于杆系理论的鱼骨梁模型建立影响面已足够精确;对于大曲率宽桥,箱梁畸变的影响比较显著,必须使用基于板壳模型建立的影响面进行加载,才能满足设计对精度的要求.     

环形刀高度变化刀路轨迹规划方法

为提高汽车覆盖件模具加工效率,将环形刀应用于汽车模具小曲率面的半精及精加工过程.通过对三坐标铣削小曲率面的刀具切触几何分析,确定环形刀最佳进给方向应沿工件高度变化方向,此时可使有效切削带宽达到最大.基于此结论,分别对两类特殊型面进行了刀路轨迹规划.对于单一方向曲率变化面采用垂直截面法,截面方向沿最大主曲率方向,实验表明:垂直截面法与等高线法相比可提高加工效率25%,并且有较好的表面质量;对于圆鼓面采用放射精加工方法,仿真结果表明:此方法与三维偏置方法相比可提高加工效率22.64%,并且避免了周边欠切.     

Theoretical and Experimental Research on the Sound Field in A Finite Duct

Based upon the theoretical analysis of the sound field in a finite duct and the spatialsampling principle,this paper applies the adaptive filtering technique to the measurement of thesound field in the duct with the distribution patterns of standing waves in the direction of thewaveguide and high—order wavefront on the cross section of the duct measured and the acousticmode theory proved by experimental results.     

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明：规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。     

基于自适应采样的复杂模型全局近似

针对复杂模型近似处理的问题,提出自适应采样结合曲面曲率的全局近似方法. 采用自适应设计域分割采样方法获取新增采样点,逐步提高源模型的响应面近似模型精度. 引入判定响应面近似模型精度,提出利用几何方法计算曲面曲率,并结合启发式直接搜索算法（DIRECT）搜索响应面模型上的最大曲率点及设计域最佳分割位置. 所提方法可以运用于其他响应面模型,并适合用于大设计域、大数据源模型的近似处理. 函数源模型及复杂电动车模型的近似处理测试结果表明,所提方法具有实用性和有效性.     

基于互信息自适应估计的说话人确认方法

为了更准确地度量特征间的关系,提出了一种基于互信息自适应估计的目标函数表示方法。将具有自适应特性的度量方法引入到目标函数中,该目标函数以最大化类内相似度、最小化类间相似度为目标,并能根据深层特征的真实分布情况对相似度进行动态的调整,从而使深度神经网络朝着区分性更强的方向进行优化。此自适应度量方式还被用于特征筛选,其能够根据特征的特点进行有针对性的参数更新,使得选取的特征具有典型性,提升目标函数对于深度神经网络优化方向的指导能力。实验结果表明,相比于其他深度神经网络方法,该方法的相对等错误率最多降低了28%,显著提升了说话人确认系统的性能。     

断面曲率半径对海底浊流的影响

基于雷诺平均的纳维尔-斯托克斯模型,三维数值模拟研究海底浊流在断面顶宽相同、但曲率半径不同的2个圆弧形弯曲渠道内的流动及沉积。结果表明:断面曲率半径大、边坡平缓渠道内的浊流更易在弯道顶点及其下游处发生溢流,而断面曲率半径小、边坡较陡的渠道浊流更易对边坡形成侵蚀,使浊流在渠道内流至下游时依然保持较高的流速及强度;经多次浊流事件的侵蚀及沉积,圆弧形的渠道渐渐向不对称的梯形转换;提高流向坡度会改变弯道顶点中心处二次流的方向。     

钢筋混凝土柱塑性铰长度尺寸效应研究

为了研究钢筋混凝土柱塑性铰长度的尺寸效应,依据12根不同截面尺寸的钢筋混凝土柱单调和低周反复加载试验结果,分别采用纵筋屈服法、"纵筋应变-截面曲率"法、"百分表-截面曲率"法、等效塑性铰长度4种方法确定了试件的塑性铰长度,研究了截面尺寸对塑性铰长度的影响.结果表明:4种确定塑性铰长度的方法有一定的差别,等效塑性铰长度所得结果最小,"百分表-截面曲率"法所得结果最大;塑性铰长度随截面尺寸的增大相对减小,呈现出一定的尺寸效应,在此基础上,提出了塑性铰长度的截面尺寸影响系数.     

约束混凝土压弯构件曲率延性分析

利用钢筋以及约束混凝土的应力－应变关系曲线,采用“条带法”计算约束混凝土压管构件截面的弯矩－曲率关系,从而得出约束混凝土构件的截面曲率延性系数同轴压比,弯矩,箍姝关系,为钢筋混凝土结构的延性抗震设计提供依据。     

基于质心Voronoi结构的自由曲面布点策略

借鉴已有质心Voronoi结构网格规划的技巧,将自由曲线曲面的曲率函数作为生成质心Voronoi结构中的密度函数,并以成本函数收敛性作为算法结束的准则,提出了一种新的基于质心Voronoi结构的采样方法。采用本文方法实现了采样点的自适应分布,并通过仿真实验与传统采样方法进行了对比验证,结果表明,本文方法相对于一般自由曲面来讲是稳定的、高效的。