图像处理技术在车铣刀参数测量中的研究与应用*

为了实现车刀和铣刀参数自动视觉检测,阐述了刀具图像轮廓特征提取方法及其在刀具参数测量中的应用。利用M atlab软件对刀具图像进行了灰度化、滤波、二值化、亚像素边缘检测、特征提取、角点检测等技术处理。对刀具轮廓特征点进行提取,采用了最小二乘法对刀具的轮廓进行拟合,得出相关的直线方程。根据直线间的位置关系,确定了刀具轮廓的直径,角度等相关参数。测量结果表明,较传统的测量方法相比,这种方法提高了刀具参数的测量精度,为刀具检测仪在线自动化测量奠定理论基础。     

面向客户便捷交互的三维衣领款式参数化设计技术

由于传统二维衣领CAD不够形象直观,客户难以参与衣领款式的设计.为此提出一种支持客户便捷交互的衣领款式设计方法.通过多层次模型对三维衣领进行参数化表达,给出立领、平领、衬衫领、翻驳领等典型衣领款式的几何模型,并自动构建衣领曲面;根据轮廓曲线拖曳驱动衣领曲面造型,给出了轮廓曲线约束表达、求解方法,提高交互友好性;对轮廓曲线编码/解码,实现衣领款式存储与重用,方便设计成果共享;采用质点-弹簧模型参数化展平三维衣领曲面,生成二维裁片,结合纹理映射支持客户图纹设计.最后给出三维衣领款式设计实例,结果表明该方法适合客户便捷交互,可较好地表达衣领款式的要求和创意.     

基于生长模型的苗期大豆植株三维重建

为实现大豆植株的三维模型重建,以苗期的中黄13号大豆植株为研究对象,利用三次参数样条曲线方程拟合叶片轮廓,基于Delaunay三角剖分的逐点插入思想实现不规则多边形的网格化,在叶脉纹理能量测量的研究方面,考虑到现有方法对纹理的方向和尺度信息表现不构充分,提出基于Gabor滤波器的纹理能量特征提取方法,并采用空间金字塔匹配算法进行纹理的分析与渲染,结合参数化的L系统与有限状态自动机模型,实现了苗期大豆植株的形态可视化。实验结果表明,与传统的大豆植株三维重建方法相比,该方法能有效地描述纹理渐变线索与场景深度之间的关系,更好地保持大豆植株的拓扑结构和轮廓特征。     

一种新的非线性曲线平滑方法及在测井曲线识别中的应用

介绍了一种用不对称高斯型函数的非线性最小二乘拟合对时间序列进行平滑处理的方法,并将其应用于测井曲线的平滑处理.给出了一种针对油层测井曲线特点的简化平滑算法,减少了需要优化的参数个数.模型参数的连续变化能够描述形态各异的单峰测井曲线.利用模型参数直接作为特征值,将油层测井曲线单峰的形状分类为钟形、箱形、鸡蛋形、漏斗形和枣核形,分类结果较令人满意.这对其它时间序列的平滑和特征提取也有参考价值.     

高速凸轮摆杆机构参数化设计技术研究

针对高速凸轮摆杆机构参数化设计过程中从动件摆动引起的凸轮转角偏移问题,分析了凸轮转角偏移产生的原因及影响,提出了基于转角补偿量的参数化设计数学模型,实现了凸轮参数到凸轮轮廓曲线的精确映射.以改进正弦运动规律为例,基于UG软件和二次开发平台实现了凸轮摆杆机构参数化设计和特征曲线可视化,并通过UG运动仿真验证了数学模型和特...     

电机起动暂态的仿真及测试分析

针对电机起动暂态仿真计算时的模型参数时变问题,以小型异步电机为对象,建立二维有限元电磁场模型.通过绕组端部电阻参数场化、端部漏感参数路化修正建立场路结合的模型.经过模型的短路仿真与解析计算对比,进行二次修正模型参数,得到场路结合的起动暂态模型,对电机性能进行仿真计算.对不同负载转动惯量下的起动时间、起动转矩、起动电流曲线、起动转速及角位移曲线等特性进行测试.经测试与仿真计算对比分析,结果表明参数修正的场路结合模型能准确地仿真计算电机起动暂态各性能.     

基于轮廓重心参数调整的Bezier曲线拟合方法

传统的3次Bezier曲线拟合方法在拟合汉字轮廓曲线时,迭代次数多,效率较低.针对拟合的效率,设计了一种基于3次Bezier曲线的汉字曲线轮廓拟合新方法.该方法的核心是简单高效的参数迭代算法.在3次Bezier曲线控制点的求取方法上,采用最小二乘法拟合;在参数的优化问题上,用过型值点重心的直线与拟合曲线间的交点求解参数,迭代优化参数取值.该迭代算法占用资源少,运算量小,计算简便.实验结果表明,针对一般型值点和汉字轮廓特征点的曲线拟合,在相同精度要求下,该算法迭代次数少,收敛速度快,能达到更好的拟合效果.     

基于序列图像的二次曲面体轮廓曲线匹配

该文提出一种二次曲面体轮廓曲线匹配方法。首先提取图像的轮廓边缘,用分段二次曲线描述边缘,得到每段曲线的坐标点集并进行标准化;再对经标准化后的坐标进行二次曲线拟合,得到二次曲线方程的参数;最后通过二次曲线的三个不变量来进行曲线匹配。实验表明,该方法能够有效地匹配二次曲面体轮廓边缘,并具有较高的匹配精度。     

基于UG二次开发的卫生陶瓷坐便器产品CAD系统

在分析坐便器等卫生陶瓷产品结构和研发过程的基础上,建立了其产品CAD系统的整体架构和产品设计流程,运用UG/OPEN KF实现了设计参数的集成,采用NURBS曲线和组合曲线作为特征控制曲线构建特征模型,解决了产品多样性、参数化特征相关及模型修改等关键技术问题.以通用CAD软件UG为平台,运用VC 和UG/OPEN进行二次开发,建立了卫生陶瓷坐便器产品的CAD系统.该系统可实现产品的快速设计,对提高产品研发能力有重要意义.     

截面轮廓曲线分段约束拟合

本文以线段和圆弧为逼近基元对封闭的截面曲线进行分段拟合,给出了曲线的拟合算法和逼近误差的分析表达式。在对截面曲线分界点进行迭代寻优后,得到了综合累积误差最小的分界点,并以此进行截面曲线的分段拟合;针对拟合所得的曲线,提出了具体的约束修正方法。通过实例分析表明,该算法简单有效,能较好地解决以线段和圆弧为基元的截面曲线拟合问题。     

Design and optimization of a modified Sierpinski fractal antenna for broadband applications

Immense understanding of antenna designers illustrate that a general microstrip antenna demonstrate low efficiency. Various techniques have been adopted to improve the performance characteristics of microstrip antenna. This paper deals with the optimization of Sierpinski fractal antenna structure by utilizing the particle swarm optimization (PSO) and curve fitting method. The required data for optimization and fitting the curve has been obtained by varying different design parameters of the proposed antenna. Electromagnetic solver Ansoft HFSS 13.0 is used for generating the parametric data. The MATLAB curve fitting tool is referred for developing the equations which exhibits the relations between the parameters of proposed antenna design. Particle swarm optimization technique is then applied to find the optimum values of the design parameters for the bandwidth enhancement of proposed antenna. Curve fitting based optimized design represents the remarkable improvement in the bandwidth of conventional microstrip line fed Sierpinski fractal antenna for broadband applications.     

Curve fitting and optimal interpolation for CNC machining under confined error using quadratic B-splines

In CNC machining, fitting the polyline machining tool path with parametric curves can be used for smooth tool path generation and data compression. In this paper, an optimization problem is solved to find a quadratic B-spline curve whose Hausdorff distance to the given polyline tool path is within a given precision. Furthermore, adopting time parameter for the fitting curve, we combine the usual two stages of tool path generation and optimal velocity planning to derive a one-step solution for the CNC optimal interpolation problem of polyline tool paths. Compared with the traditional decoupled model of curve fitting and velocity planning, experimental results show that our method generates a smoother path with minimal machining time.     

Bézier曲线曲面正则性的判别条件

正则性是参数曲线曲面的重要代数性质,是由参数曲线曲面的参数化决定的.在计算机辅助制造过程中,要求所处理的参数曲线曲面是正则的,前提是计算机辅助设计得到的参数曲线曲面是正则曲线曲面.然而,直接按照正则参数曲线曲面的定义,采用解方程或方程组的方法来判断曲线曲面是否正则,其计算相当复杂,实际上也是行不通的.通过将Bézier曲线曲面的导矢曲线(法矢曲面)的参数表示转换为隐式表示,得到了一个判断Bézier曲线曲面正则性的简单而实用的充分条件.     

二次参数曲线拟合平面点的一种新方法

对平面上给定的一组数据点进行了研究,提出了构造参数曲线拟合数据点的一种新方法。所构造的拟合参数曲线是C′连续的分段二次参数曲线。本文以实例对新方法与二次插值样条曲线进行了比较。     

基于DXF文件格式的三次参数样条曲线的生成

介绍了三次参数样条曲线的研究现状和AutoCAD软件接口,提出了以DXF文件格式为桥梁实现AutoCAD三次样条图形与VC++之间的数据交换.运用VC++编程提取出该文件中各个三次样条曲线的起始端点和终止端点切向、型值点总数和各型值点坐标,运用给出的三次参数样条曲线生成原理和方法,VC++编程实现了三次参数样条曲线的参数化绘制.     

曲线曲面拟合中型值点参数的最优化

曲线、曲面光顺拟合的关键是寻找与型值点相应的最优参数,然后即可按最小二乘法通过建立最佳拟合方程来求出控制顶点.现有的各种参数选取法,由于没有体现最优参数的几何特征,从而使得最终的拟合精度偏低和计算的时间复杂性偏大.为了提高曲线、曲面拟合精度和计算速度,提出了一种型值点参数最优化的算法,该算法先利用点到曲线、曲面的正交投影,结合参数坐标邻域的搜索来提高计算速度,然后在曲线、曲面的迭代过程中不断修正参数,最终产生具有明显几何意义的型值点参数,以达到最佳拟合效果.与Hoschek,Carlos以及Piegl等算法的拟合结果比较表明,该算法迭代次数减少了10%～90%,计算时间复杂度降低了20%～70%,计算精确度提高了40%左右.     

Efficient circular arc interpolation based on active tolerance control

In this paper, we present an efficient sub-optimal algorithm for fitting smooth planar parametric curves by G¹ arc splines. To fit a parametric curve by an arc spline within a prescribed tolerance, we first sample a set of points and tangents on the curve adaptively as well as with enough density, so that an interpolation biarc spline curve can be with any desired high accuracy. Then, we construct new biarc curves interpolating local triarc spirals explicitly based on the control of permitted tolerances. To reduce the segment number of fitting arc spline as much as possible, we replace the corresponding parts of the spline by the new biarc curves and compute active tolerances for new interpolation steps. By applying the local biarc curve interpolation procedure recursively and sequentially, the result circular arcs with no radius extreme are minimax-like approximation to the original curve while the arcs with radius extreme approximate the curve parts with curvature extreme well too, and we obtain a near optimal fitting arc spline in the end. Even more, the fitting arc spline has the same end points and end tangents with the original curve, and the arcs will be jointed smoothly if the original curve is composed of several smooth connected pieces. The algorithm is easy to be implemented and generally applicable to circular arc interpolation problem of all kinds of smooth parametric curves. The method can be used in wide fields such as geometric modeling, tool path generation for NC machining and robot path planning, etc. Several numerical examples are given to show the effectiveness and efficiency of the method.     

遗传算法在NURBS曲线拟合精度的研究应用

为实现非均匀有理B样条(NURBS)曲线形态的精确控制,在权因子对NURBS曲线的拟合精度控制过程中,引入了遗传算法.分别对遗传算法的全局并行搜索方式和曲线拟合精度的控制方法进行了深入研究.通过遗传算法搜索到权因子变化空间中的最优个体组,应用最优权因子使NURBS参数化曲线具有较好的拟合精度,从而达到曲线形状的合理控制.试验数据表明,通过运用遗传算法对NURBS曲线的权因子进行优化,使得曲线的拟合精度有了较大的提高.     

基于极小化二阶导矢确定节点

构造参数拟合曲线的关键问题之一是为每个数据点指定一个参数值（节点）。提出了一种确定节点的新方法。对于每个数据点,新方法由相邻的三个数据点构造一条二次多项式曲线,二次曲线的节点通过极小化其二阶导矢的平方确定。两个相邻数据点间的节点区间由两条二次曲线确定。为使节点计算公式能有效反映出相邻数据点的变化情况,新方法改进了修正弦长方法并应用于节点计算。新方法是一个局部化方法,因此适合于曲线曲面的交互设计。实验结果说明,新方法比其他节点计算方法有效。