五轴数控加工中刀具干涉处理的特征投影法

提出了一种适用于五轴数控加工刀具干涉处理的特征投影法。该方法以刀具系为检测基准，以曲面特征点为检测对象，判断特征点是否落入刀具系表面内部来进行干涉检查；以干涉量最大的方向确定干涉消除平面，以此来计算旋转刀轴所需的消除角度。并将刀具系和曲面特征点投影到一个特定平面上，只对可能发生干涉的曲面特征点进行干涉检测，从而大大提高干涉处理效率。     

采用增量优化原理的刀具轨迹优化算法研究

一般刀具轨迹生成算法存在某些明显不足,如刀位点过多、轨迹均由直线段构成等,使用中不仅不便于管理,还可能引起刀具与机床的机械冲击.作者提出用增量优化算法解决刀具轨迹的优化问题,目的是精简冗余刀位点,并对刀具轨迹进行光顺处理,以减小对数控机床的机械冲击.算法的特点是通过控制增量因子,在精度允许范围内改善原轨迹的光顺性,获得最佳优化效果.     

基于STL数据模型的刀具轨迹生成

基于STL文件的数控加工技术，可为解决快速仿制成形问题提供一个切实可行的方案，具有重要的实用价值。本文引用并推广了局部等距的概念，设计了可满足多种铣刀加工要求的局部偏置模型生成算法，并论述了加工轨迹生成算法等关键问题，实践证明，该算法精度高，速度快，且可有效地解决多面体模型轨迹生成中的干涉和碰撞问题。     

自由曲面五坐标数控加工干涉检查

提出了一种新方法，用于环刀五坐标数控加工的干涉检查。该方法将干涉检查分为刀轴及侧刃干涉检查和端面干涉检查。首先将加工曲面分片，选取合适的初始点。然后利用自由曲面的微分特性，确定跟踪方向和步长，迅速计算出工件和刀具的最短距离，从而判断是否发生干涉。实验仿真表明，达到同样精度时，该算法计算效率远高于常规的三角面片法。     

基于曲率的曲面加工刀位轨迹生成算法

提出了一种自由曲面五轴数控加工无干涉刀位轨迹的生成算法。该方法利用曲面的曲率来确定环形刀的刀具姿态,使得刀具随被加工曲面的形状变化而倾斜,从而生成无干涉的刀位轨迹。     

逆向工程中数控加工刀具轨迹生成的简化方法研究

相对于重构NURBS模型,提出了一种直接从激光扫描点云产生三角网格模型的逆向工程解决方案。点云的三角化采用改进的波前法,得到的三角网格模型采用微平面光顺法进行整体光顺。最后采用离散Zmap算法直接生成无干涉刀具轨迹。此方案无需由数据点云重构曲面的复杂交互和计算过程,适用于产品表面质量要求不高的情况。     

曲面加工刀具轨迹的仿真技术研究

本文针对数控铣削加工中刀具的走刀轨迹进行研究,对毛坯体建模时,采用的是三角面片离散法,实现了3轴数控铣床实体切削加工时离散矢量与刀具扫描体的几何求交算法,建立了铣削运动模型,通过不断更新毛坯数据信息来模拟刀具的切削过程,从而生成加工轨迹和走刀路径。以Visual C++ 6.0为编程环境,用OpenGL作为图形开发工具,动态仿真刀具加工曲面的加工轨迹和走刀路径。     

基于梯形分解的不规则多边形干涉算法

研究了二维两不规则多边形之间的干涉量计算问题,将不规则多边形离散为有限个梯形的组合,从而转化为两两梯形对之间干涉量计算问题。分析了两梯形间干涉拓扑图形类型,并按内点个数区间及干涉量多边形顶点性质将其归类,给出两梯形对干涉量计算方法。在此基础上提出用水平梯形剖分不规则多边形的思想,进而得到基于梯形分解的平面多边形干涉算法,并进行该算法复杂度分析。最后,算例表明了本算法的可行性。     

数控加工中刀具半径补偿的应用

在上世纪早期的数控加工中,编程人员根据刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程,容易产生错误。刀具补偿的概念出现以后,在数控加工中发挥了巨大的作用,有效提高了编程的工作效率。数控加工中常用的两种补偿是刀具半径补偿和刀具长度补偿,这两种补偿为我们解决了加工中因刀具形状而产生的问题。本文就刀具半径补偿在数控加工中的应用进行探讨。     

基于Voronoi图理论的最优刀具轨迹规划算法的研究

基于面向对象的Ｖｏｒｏｎｏｉ图理论,研究了整齐等距线与Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形的交点存在性问题及在有瓶颈的情况下交点个数的判别定,并根据交点状点变换规则,应用三种堆栈,以线性的时间复杂实现了整齐等距线的生成和型腔加工的最优刀具轨迹规划算法。该算法已成功地应用于ＮＣ加工中。     

基于逃逸时间算法的三维分形图绘制方法

使用经典的逃逸时间算法通常得到的是黑白的或缺乏颜色过渡的Mandelbrot集或Julia集.通过定义色彩控制球,给出一种绘制三维分形图的方法.对于确定区域内的迭代初始点,首先将动力系统的迭代逃逸点或非逃逸点映射到色彩控制球内,然后计算映射点到球心的距离;以该距离为参数,经由色彩控制函数确定迭代初始点的色彩;再以该色彩绘制迭代初始点域中的嵌入体表面,从而得到具有伪三维效果的分形图.     

直线优化A~*算法在最短路径问题中的改进与实现

最短路径算法的效率是汽车实时导航、动态路径规划等应用领域普遍关注和迫切需要解决的问题.在深入分析经典Dijkstra最短路径算法的基础上,从数据结构和搜索策略两方面对算法进行了改进,采用存储桶排序方式,提出了带启发因子的直线优化A~*算法.实验结果表明改进的算法具有较高的稳定性和效率.     

未知环境下基于三次螺线Bug算法的移动机器人路径规划

研究了环境未知情况下的移动机器人实时路径规划问题,将Bug算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出了一种改进的移动机器人路径规划方法。详细分析了三次螺线作为移动机器人跟踪路径所具有的各种优异的几何特性,定义路径光滑成本函数,利用三次螺线对滚动窗口内规划的路径光滑化,使得移动机器人易于跟踪所规划的路径,扩展了移动机器人的应用领域。最后对本文算法的收敛性和完备性予以证明。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种基于ObjectARX技术的扫掠体求解算法

扫掠体的研究在机械制造、碰撞检测以及机器人路径规划等方面具有重要的意义。利用计算几何和计算机图形学的有关理论,论述了三维实体空间扫掠体的求解过程及步骤,提出了扫掠体的生成策略。通过误差分析探讨了影响算法误差的因素。在AutoCAD平台上利用面向对象的应用程序开发环境ObjectARX并结合VisualC 实现了三维实体扫掠体的生成。最后给出了扫掠体的生成实例。     

考虑物理特征的避障路径生成算法

自然、逼真的避障路径生成算法在仿真、游戏等领域有广泛应用。避障路径与障碍物的形状尺寸、运动物体的尺寸、转弯半径等物理属性密切相关。在综合考虑上述物理属性后,提出了一种避障路径生成算法。基于三次Hermit样条曲线的优异特性,算法生成的避障路径不仅具备C2连续性,而且还能保证新路径和原路径的连接具备G1连续性。算法被应用于某三维战场仿真系统,效果良好。     

采用自回归模型的计算机书法的研究

提出计算机生成毛笔书法汉字的一种新的实现方法,该方法事先建立一个毛笔书法的笔划库,当书写毛笔字时,根据用户输入的每一笔划,按照笔划匹配算法,从笔划库中查找与用户输入匹配度最高的笔划。当一个汉字的所有笔划书写完毕,屏幕上就显示出一个完整的毛笔字。其中,自回归模型是笔划匹配算法的核心。实验结果证明该算法较为成功地模拟了具有不同字体、艺术风格的书法作品。     

复杂三维模型的遮挡检测加速算法

在环境光照下渲染复杂三维植被模型时,其自身阴影的计算极为耗时;对它进行预处理是加速运算的一个重要方法。笔者对三维模型各处的自身阴影遮挡测试的预处理计算进行优化,即按坐标轴向对三维模型进行分层,用每层的正交投影图像代替层内的复杂三维结构,使遮挡计算可以快速进行;同时还利用层层合并的技术以节省存储空间。实验结果表明,笔者提出的算法明显提高了三维模型自身阴影遮挡测试的运算速度。     

公交网络换乘问题的一种实现

公交换乘问题是公共交通信息查询的重要内容。针对公交网络换乘问题构造了公共交通网络模型。基于该模型,提出了基于改进Dijkstra算法的公交网络最短路径问题的求解。将求解最短路径获得的站点作为搜索站点,并将这些站点及经过这些站点的线路构成换乘矩阵,结合换乘次数的要求,给出了换乘的实现算法,确定可行的换乘方案。     

基于动力学及切削特性耦合的数控机床结构设计

切削性能是评价数控机床好坏的重要指标之一,在结构设计阶段必须加以考虑。以提高实验室自主研发的立卧转换四轴联动数控机床的切削性能为目的,研究基于动力学特性与切削特性耦合的机床结构设计优化方法。首先结合切削加工中的颤振稳定域理论,通过实验获取机床刀尖频响函数和切削力系数,预测切削加工时的三维颤振稳定域图(主轴转速-切宽-切深)及颤振频率图(主轴转速-切宽-频率)。其次采用实验模态技术对整机进行结构动力学测试及分析,在获取可视化振型的基础上,分析引起机床发生颤振,并导致切削性能降低的结构设计上的缺陷。在此基础上,改进主轴头结构并比较刀尖频响函数,结果表明系统动刚度约增加28.2%,机床抵抗切削颤振的能力得到明显加强。