运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补

为满足工业机器人高精度复杂曲线运动的需求,本文提出运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补算法.首先,根据轨迹最大轮廓误差和机器人动力学特性对曲线分段.随后,提出优化回溯算法,使各子曲线段均可用S曲线加减速规划.之后,为保证机器人在进给速度极小值处不超速,将各加减速阶段运行时间调整为插补周期的整数倍,并对子曲线段衔接处速度平滑处理.最后,提出模型迭代寻优曲线插补,大大降低了速度波动率.仿真试验表明,该方法插补轨迹的各项指标均满足要求且最大速度波动率仅为0.000099%.真机试验也验证了该方法可有效减小轨迹误差.     

基于DSP的NURBS曲线插补控制

本文介绍了一种基于TMS320LF2407aDSP芯片的运动控制卡的设计方法及NURBS插补的概念,提出了实现NURBS曲线插补的一种实时方法,采用基于参数递推预估与校正的参数曲线插补算法,有效地简化了插补过程中的轨迹计算,避免了对曲线的直接求导和曲率半径等复杂计算,该算法显著减小了插补计算时间,从而能够适应运动控制系统的高速高精度要求。     

基于STEP-NC的CNC系统中NURBS插补技术研究

STEP-NC是一个用来实现CAD/CAM与CNC系统间数据交换的接口标准,基于STEP-NC的CNC系统是未来数控技术发展方向之一,该系统不但具有直线和圆弧插补功能,而且还具有样条曲线插补功能。为此设计了一个统一的基于NURBS样条曲线插补的通用插补器,并开发了一种基于等弧长的插补技术和插补算法。最后通过仿真和实例加工验证了该算法的有效性和可靠性。     

参数曲线插补自适应加减速控制方法研究

CNC系统中参数曲线插补广泛地应用于复杂轨迹的生成.为了弥补参数曲线插补时加减速能力的不足,提出自适应的加减速控制方法.在插补预处理中,对轮廓误差引起的速度变化曲线进行分析,在加加速度满足要求的同时,对加速度的变化进行控制.应用该方法,在保证系统加工精度的基础上,可以根据曲线的形状,自适应的调整进给速度,使进给速度变化趋于平滑,有效地避免了加速度和加加速度的变化对伺服系统造成的机械冲击.文中给出了B样条曲线插补的实例对控制方法进行了说明和验证.仿真结果表明,该方法切实可行而且有效.     

五轴高速高精加工的新型插补算法的研究

传统CNC系统提供的直线和圆弧插补功能不能满足曲线和曲面造型的加工要求.本文针对当前五轴高速高精加工复杂轮廓零件的需求,设计一种新型的四元数-五次样条插补算法.具有该插补功能的CNC系统在进行加工时,不仅缩短了程序处理时间,而且改善了速度、加速度和有限加加速度的平滑程度.将算法在MATLAB中进行仿真实验,实验结果证明了该算法的可行性和可靠性.     

数控系统连续微段重构与插补算法

针对目前微段加工所采用的非重构微段加工方法中存在的因加工轨迹与设计曲线轮廓误差较大而产生的轮廓加工精度较低的问题,及因微段节点处速度方向不连续而导致的加工表面质量不高、加工过程机床振动较大的问题,在计算机数控(computerized numerical control,CNC)中采用实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工以实现对复杂曲面的高速高精度加工.微段插补技术包括样条曲线的实时重构及递推插补算法,及建立满足插补过程中加减速要求的且可以直接递推的插补样条曲线的重构条件.应用微段曲线重构技术进行的样件数控加工实验中,在保证曲线轮廓加工精度达到微米级精度的同时,加工速度提高了2～2.4倍.实验结果表明,实时曲线重构微段加工不仅可以实现在重构曲线的范围内只进行一次整体加减速的速度规划,提高加工效率,而且加工轨迹的进给速率的衔接平滑、轨迹光滑、表面质量好,并且利用重构的可以直接递推插补的样条曲线,有效解决了复杂算法加工过程中精度与运算速度的矛盾,提高了加工精度.     

面向高质量加工的NURBS曲线插补算法

通过分析数控系统加工时常用的插补算法的特点,提出一种基于NURBS曲线的插补算法.该算法包括速度规划和实时插补两部分:速度规划部分考虑了工件加工时允许的最大轮廓误差,以保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击;实时插补部分应用弦截法计算插补参数,能将实时插补产生的速度波动控制到理想水平,进一步减小了机床震颤.仿真实验结果表明,文中算法能够减小机床振动,实现高质量加工.     

NURBS曲线高速高精度加工的插补控制

针对复杂零件高速精密加工的需求,提出了一种NURBS曲线的实时插补算法,它基于NURBS曲线的矩阵表示,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插实施以及合理的近似计算方法,简化了插补的实时计算,保证了算法的实时性,特别是引入了插补误差和进给加速度的实时监控,使进给速度能随曲线曲率自适应调整,实现了NURBS曲线高速高精度加工的插补控制。     

数控系统连续微段重构与插补算法研究

针对目前微段加工研究中采用的非重构微段加工方法存在的加工轨迹与设计曲线轮廓误差较大,轮廓加工精度较低,及微段节点处速度方向不连续,因此加工表面质量不高,加工过程机床振动较大的问题。在计算机数控（Computerized Numerical Control,CNC）中采用实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工以实现对曲面的高速高精度加工。微段插补技术包括样条曲线的实时重构及递推插补算法,及建立满足加减速要求的可以直接递推的插补样条曲线的重构条件。应用微段曲线重构技术进行的样件数控加工实验中,在保证曲线轮廓加工精度达到um级精度的同时,加工速度提高了2~2.4倍。实验结果表明,实时曲线重构微段加工不仅可以实现在重构曲线的范围内进行整体加减速速度规划,提高加工效率,而且加工轨迹的进给速度的衔接平滑,轨迹光滑,表面质量好,并且利用重构的可以直接递推插补的样条曲线,有效解决了平衡了复杂算法加工过程中精度与运算速度的矛盾,提高了加工精度。     

连续微段前瞻及加减速算法

针对目前实时曲线重构微段加工方法存在的不能准确重建设计轮廓、重构曲线的轮廓误差大于轮廓误差允许值的问题,在前瞻算法中新建了曲线轮廓重构条件,其中包括基于转角允许通过速度的转角条件和基于连续转角与段长相关变化的段长条件,同时提出了基于节点的S型加减速速度规划算法.在应用该算法进行的仿真与实验中,重构曲线与微段间的最大轮廓误差小于原曲线在CAM软件中生成微段时所设定的允许轮廓误差,且加工效率是传统微段加工过程的1.5～3.3倍.实验结果表明,采用文中算法可以从NC代码中有效地区分出原设计轮廓中的几何元素,找到轮廓上的基点,从而能准确地还原零件的设计轮廓,并使插补点精确地通过每个重构段的段内节点,在提高了加工效率的同时保证了加工精度.该项研究结果可应用于中高档数控系统设计及复杂曲面的加工中,以提高加工效率.     

一种闭合曲线去除平面工件二值图像噪声算法

在现代工业中,图像处理技术经常被用于工件的在线检测。获取的图像经过二值化后,工件信息和噪声同时存在,其中工件信息常被噪声影响。通过分析二值图像中工件边缘与噪声的特征区别,提出一种用闭合曲线去除二值图像噪声的新算法,该算法通过移动一组闭合曲线,根据每个闭合曲线与检测目标轮廓边缘的交点数目,判断该组闭合曲线所包含的各个像素点是否为噪声,将被判为噪声的像素点置零,从而提取出精确的工件边缘信息。该算法适用于具有清晰轮廓曲线的零件检测。     

一种基于阀值曲面的数字水印方法

本文提出一种基于阀值曲面的数字水印方法,先构造原始图像的阀值曲面,得到原始图像的轮廓信息,然后在轮廓边缘处嵌入水印。由于该方法采用的构造阀值曲面函数高平滑性与易插值等特点,故该方法对滤波,缩放等攻击具有强抵抗力。实验结果也证明该方法具有这些优点。     

一种基于光切法的图像轮廓提取

光切法是近十多年发展起来的一种三维曲面非接触测量方法。轮廓提取是光切法的关键。论文论述了轮廓提取的概念,给出了轮廓线提取前的预处理,提出了一种从理论上达到无限薄光平面的轮廓提取方法,并对此作了推导。     

棒线材端头识别的图像处理改进方法

一直以来,对棒线材进行计数都采用人工方法,效率低且不准确。为了提高效率,需要研究出一种棒线材自动识别方法实现棒线材的自动计数。该文通过对常见的轮廓提取法进行研究,提出了改进的轮廓提取法,通过对棒线材灰度图像的轮廓提取、分割处理、闭运算及细化处理等消除了细线及目标区域的影响,得到了更准确的轮廓曲线并计算出轮廓的圆形度,进而计算出棒线材的半径,棒线材的半径是实现棒线材自动识别的重要参数。程序的运行结果表明,改进的轮廓提取法能准确地把棒线材端头轮廓提取出来。     

Real Time Fitting of Hand-Sketched Pressure Brushstrokes

A method is described for fitting the outline of hand-sketched pressure brushstrokes with Bézier curves. It combines the brush-trajectory model, in which a stroke is generated by dragging a brush along a given trajectory, with a fast curve fitting algorithm. The method has been implemented for a vector-based drawing program in which the user draws with a cordless pressure-sensitive stylus on a digitizing tablet. From the trajectory followed by the stylus, its associated pressure data, and a specified brush, a stroke of variable width is computed and displayed in real time. First, the digitized trajectory is fitted, thus removing noise. Then, from polygonal approximations of the fitted trajectory and the brush outline, a polygonal approximation of the stroke outline is computed. Working with polygonal approximations reduces computations to simple geometric operations and greatly simplifies the treatment of dynamic, pressure-controlled brushes. Last, the polygonal approximation of the stroke outline is fitted. The result is a closed piecewise Bézier curve approximating the brushstroke outline to within an arbitrary error tolerance. Several examples of hand-sketched drawings realized with this method are presented.     

棒线材端头识别的图像处理改进方法

一直以来,对棒线材进行计数都采用人工方法,效率低且不准确.为了提高效率,需要研究出一种棒线材自动识别方法实现棒线材的自动计数.通过对常见的轮廓提取法进行研究,提出了改进的轮廓提取法,通过对棒线材灰度图像的轮廓提取、分割处理、闭运算及细化处理等消除了细线及目标区域的影响,得到了更准确的轮廓曲线并计算出轮廓的圆形度,进而计算出棒线材的半径,棒线材的半径是实现棒线材自动识别的重要参数.程序的运行结果表明,改进的轮廓提取法能准确地把棒线材端头轮廓提取出来.     

Rapid recognition of object outlines in reduced resolution images

In this paper we describe a procedure for rapid determination of object outlines from reduced resolution images. Local edges are determined in both the horizontal and vertical directions from the relative grey levels on either side of the edge. These local edges are connected in groups and the horizontal and vertical edge groups are then linked to form a closed curve. Pattern recognition of the object outline is performed on the curve of averaged successive angular deflection vs position along the outline. Applications of the procedure to robot vision are discussed.     

一种琥珀体汉字字形的自动生成方法

本文介绍了一种以圆头体字形特征为基础，使用覆盖规则自动生成一种琥珀体曲线轮廓汉字字形的方法．     

改进的边缘特征点提取算法

对一种基于图像几何重心的特征点提取算法进行了改进。改进后的算法可以提取任何边缘线上凹凸处的特征点。其基本思想是,首先提取图像的边缘轮廓线,计算封闭边缘线和非封闭边缘线的几何重心。然后以重心为极点,对边缘点极坐标化,形成幅角-极径曲线,在该曲线上寻找局部极大极小值点。最后根据局部非极大（小）抑制原则对极大（小）值点进行取舍获得特征点。模拟结果表明算法计算简单、稳定性好。该方法提取的特征点能准确地反映目标的形状,对目标的识别、跟踪以及三维表面重建等都具有重要的价值。     

Extraction of Typographic Elements from Outline Representations of Fonts

Digital typefaces for computer graphics and multimedia applications should be capable of supporting operations such as font variations, transformations. deformations and blending. A powerful implementation of such operations must rely on the inherent typographic attributes of the typeface. However, even today's most advanced typeface representations support only geometric outline representations and basic font variations. In this paper we discuss high-level typeface representations which we term Parametric Typographic Representations (PTRs). We present an algorithm for automatically extracting typographic elements of typefaces from their outline representation, which, is an essential initial step in converting typefaces from outline representations to PTRs. The extracted typographic elements include serifs, bars. sterns, slants, bows, arcs, curve stems and curve bars. Most notable is the treatment of serifs, which are represented by finite-automata. The algorithm only needs to learn a serif type once, and is then capable of automatically recognizing it in different typefaces. We show an application of a PTR for automatic high-quality hinting of fonts, which is one of the most important stages in, digital font production. Our system was used to generate hints for dozens of thousands of Kanji, Roman and Hebrew characters.