双三次B样条曲面生成的关键技术研究

B样条曲面在实际工程中得到了广泛应用。介绍一种双三次B样条曲面生成的改进算法,该算法能显著提高效率。提出B样条曲面正等测投影的建立方法,讨论用高性能的动态数组和Excel软件存储任意数量控制点的实现方法等关键技术。采用Visual C++6.0为编程工具开发软件系统,实现了任意数量控制点的双三次B样条曲面生成。     

基于等参数线的B样条曲面类型识别方法

针对自由曲面难以分类的问题,提出一种基于等参数线的B样条曲面类型识别方法。利用平面二次曲线存在直角坐标变换下的不变量以及平面三次曲线的拟合识别平面等参数线类型,对于拟合为平面三次及以上的曲线,通过添加拐点数量来细分曲线类型。对于U向和V向等参数线族之一为平面曲线族的空间等参数线族,提出以平面等参数线族的空间位置关系确定柱面曲线的母线方向和回转面曲线的回转轴线,将空间曲线识别为柱面曲线和回转面曲线,通过最小二乘法将还不能识别的空间等参数线进行圆柱(锥)面拟合。以共面、共平行平面、同轴、共垂直平面、共交点、点在线上、共交线、共相切圆柱面和空间一般关系定义等参数线族的内部几何位置关系,以公共交点、公共方向矢量、公共轴线和空间一般关系定义等参数线族之间的几何位置关系,并进一步提出等参数线族的排序、修正和编码方法,通过等参数线结构码实现B样条曲面的类型识别。最后给出了典型编码曲面的实例,通过实例验证了所提方法的有效性。     

曲面笔式加工刀位点曲线的实时拟合

针对曲面高速高精度加工问题,给出一种刀位点轨迹实时生成算法。该方法的实现包括曲面上离散刀触点的生成和基于三次非均匀B样条曲线的刀位点轨迹实时高精度拟合两部分。第一部分,由导动曲线和刀触点轨迹的运动学关系,通过计算导动曲线参数,间接得到投影在曲面上的离散刀触点;第二部分,通过合理参数化、构建模长因子等实现刀位点参数曲线的分段实时拟合。仿真实例表明该算法简单易于编程,曲线拟合精度高,适用于自由曲面笔式加工中刀具路径计算与生成,从而满足复杂曲面高性能数控加工需求。     

带倒角平底刀曲面加工干涉刀具轨迹生成

对自由曲面ＮＣ加工中刀具轨迹生成技术和干涉处理方法进行了分析,以同面模型→刀具接触点数据→无干涉刀位数据为基本求解策略,研究开发出适用于带倒角平底刀无干涉刀具轨迹生成的新算法。该算法具有干涉检测彻底、处理效率高、稳定性好等优点。     

轨迹规划中的B样条插值算法

研究了B样条插值在轨迹规划中的应用及其与轨迹规划中传统的插值算法相比较所具有的优势。并用计算机仿真实现了一维、二维空间中轨迹规划的B样条插值算法。最后对在将来在多轴控制器的各轴的规划中应用B样条插值逄法的若干问题作了初步的探讨。     

机器人连续轨迹控制中的B样条轨迹优化

在关节空间中对机器人Ｂ样条进行了时间最短优化计算,该优化问题模型包括关节角速度、角加速度、角加加速度及矩四种约束,给出了优化计算方法,为说明本方法,文末给出了Ｂ样条轨迹优化算例。     

B样条曲面的T样条裁剪法

针对B样条曲面裁剪法中的裁剪曲面定义与裁剪边界修改问题,提出一种T样条曲面裁剪法,并用于多边矩形域上的曲面裁剪。先将B样条曲面转换为一张全行列T样条曲面,然后再利用T样条曲面的局部均匀细分和控制点移除,得到一张T样条裁剪曲面。裁剪后的T样条曲面建立在一个多边T网格上,具有完整的曲面定义,并且可以局部修改其裁剪边界。最后通过实例验证了T样条裁剪曲面在曲面定义和边界修改上都优于B样条裁剪曲面。     

裁剪B样条曲面重建算法研究

提出了具有不规则边界的裁剪B样条曲面重建方法。采用基准平面对数据点进行参数化，并建立以B样条曲面控制顶点为未知量的超定方程组；提出了基于有效点判别条件的孔洞识别算法，通过对孔洞区域的控制顶点施加顶点形状保持约束,确保方程组最小二乘解的存在；基于误差控制重构B样条曲面整体覆盖数据区域，通过边界线提取或曲面求交剪裁来重构裁剪曲面的边界。该方法具有符合设计意图、曲面在孔洞区域具有良好的形状一致性、曲面重构精度高等特点。     

B样条曲面造型设计新方法的研究

根据构造均匀双三次Ｂ样条曲面的基本理论，提出用扫描变换形式自动获取Ｂ样条曲面的特征网格顶点信息及直接生成各种Ｂ样条曲面的新方法，并研究其实用程序设计方法。     

曲线曲面的B3样条拟合及其实现

在计算机辅助几何设计(CAGD)中,曲线、曲面拟合多采用多项式作为基函数,本文通过几种曲线、曲面生成算法分析,提出了一种B3样条的拟合方法.它具有B样条的主要优点,耳通过所有型值点,这一方法适用于自由曲线、曲面的设计.还结合拱坝体形设计实例说明了用此方法进行造型设计的技术.     

液压连续升降系统研究

为适应大型构件连续升降的施工要求，消除因频繁启停产生的附加惯性载荷和冲击，用运动学观点对连续式液压提升器连续升降的运动机理进行了研究，对影响提升效率的重要参数——速度差和负载转换行程进行最优求解。建立了连续升降控制系统的数学模型，通过MATLAB仿真和连续升降台架试验，证实了连续式液压提升器能实现连续和同步升降。     

自由曲线轮廓加工的圆弧样条刀具路径研究

给出了一种平面曲线轮廓的圆弧样条拟合及刀具路径生成算法，该算法面向零件轮廓的光顺性刀具路径生成，通过应用曲线的曲率关系，对以NURBS表示的被拟合自由曲线按参数递增的方向用G^1连续的圆弧或直线段逐段拟舍，并生成相应的圆弧样条刀具路径，从而实现零件曲线轮廓表面的光顺加工。实例计算和分析结果证明了该算法具有计算稳定性好、计算效率高的优点，易于在数控加工中实现。     

细分曲面NC刀轨生成算法的研究

对细分曲面NC刀轨生成的关键技术作了讨论,并对已有的NC刀轨生成算法进行比较归类,针对不同的算法列举了不同的实例,最后指出细分曲面NC刀轨生成技术存在的问题及可能解决的途径.     

弧面凸轮侧铣加工刀轨的空间线性回归分析

为减小弧面凸轮非等径加工存在的法矢异向误差,根据空间线性回归算法的NURBS直纹面生成原理,寻求加工误差最小的刀轴矢量,进行初步拟合。通过迭代逼近减小初始刀轴矢量误差,将刀轴作为NURBS直纹面母线来重构理论刀轴回归轨迹面。利用最小二乘法进行进一步优化,建立了弧面凸轮侧铣加工刀轨误差优化模型,提出了求解该优化模型的一种实数编码的人工免疫算法。以左旋弧面凸轮进行矢量数值计算和仿真,验证了该算法的有效性。     

机器人模具抛光自由曲面刀具轨迹的生成研究

以HNC-IR教学机器人为对象,对机器人模具抛光中自由曲面的抛光刀具轨迹的生成和干涉处理进行了研究,提出了适合于机器人抛光的面自由曲面刀具轨迹生成算法,此算法生成的抛光刀具轨迹具有形式简单、在曲面表面分布均匀等优点,适合于机器人抛光。     

花键冷敲工艺及设备

本文着重介绍了冷敲工艺成形原理、设备结构原理及关键技术,通过对实心、空心件加工实例,分析总结了冷敲工艺优点。     

Generation of Tool Paths for Machining Free-Form Pockets with Islands Using Distance Maps

In this paper, we present a new procedure for generating tool paths using discrete distance maps, especially for dealing with free-form shaped pockets with multiple islands. In this procedure, a discrete distance map is computed by shading a right circular cone having the height of a given offset distance, while moving its apex along the boundary curve segments. Using the discrete distance maps, the proposed algorithm effectively extracts the characteristic points or the valid self-intersection points of offset curve segments. For an offset distance, one or more offset profiles are constructed without the topological problems by offsetting the boundary curve segments within the parameter values specified by these chararteristic points, and connecting them into closed profiles using the topological information contained in the distance map. The gouging-free tool path is constructed by connecting these offset profiles, starting from the innermost offset profile. In the proposed method, we do not need any artificial bridges for a pocket with multiple islands to merge the pocket profile and the island profiles into a single boundary profile.     

微动接触中分形粗糙表面的接触应力研究

表面粗糙度对微动状态下接触面的接触压力和剪切摩擦力有着显著影响.在这项研究中,创建Python脚本将Matlab中利用Weierstrass-Mandelbrot函数构造的分形表面轮廓坐标导入ABAQUS中,并使用样条曲线拟合轮廓坐标,从而构建包含粗糙表面的二维柱面/平面接触模型.采用有限元方法研究考虑粗糙表面接触的接...