根据离散点计算齿轮、齿条刀具廓形的方法

本文分析了根据已知的离散点参数计算齿轮副及齿轮齿条副共轮齿廓的方法,它可以广泛应用于按已知的工件齿形上的离散点来求刀具的廓形,也可以按已知的刀具廓形上的离散点求出它加工成的工件齿形。     

基于Matlab三次样条插值的连杆机构轨迹再现优化设计

为了提高连杆机构轨迹再现优化设计精度,连杆轨迹上已知点的位置和数目必须适当.基于此,在连杆预定轨迹上已知离散点位置和数目不变的情况下提出一种新的设计方法,利用MatlabSpline函数对离散点进行三次样条插值,得到预定运动轨迹插值曲线数学模型,在插值曲线上根据函数变化率增加离散点,调用Matlab优化工具箱中的fmi...     

压铸模具分型线的自动确定方法研究

提出了一种自动确定模具分型线的方法,该方法首先离散铸件的实体造型的边线和面,并把离散点投影到主平面上,然后采用改进后的AIpha Shapes算法计算主平面上离散点的外轮廓线;再根据脱模方向,通过外轮廓点向铸件做射线,求得射线与铸件边线的交点,并连接交点得到铸件上的轮廓线;最后通过优化评价这些轮廓线得到分型线.实例结果显示,该方法具有较好的实用性和较高的效率.     

并联机器人工作空间的区间离散法

鉴于运用传统的点离散法计算并联机器人的工作空间时存在计算精度低、有漏判点等不足,以3-■平面并联机器人为研究对象,基于区间数学理论提出一种高精度、无漏判点的区间离散法。推导了机器人运动学反解的解析表达式,运用区间离散法计算其位置/姿态工作空间,从效率、精度和误差灵敏度这三个方面对比了区间离散法和点离散法。结果显示:随着计算精度的提高,区间离散法的效率优势越来越明显;区间离散法和点离散法的计算误差分别为0.002%和0.272%;区间离散法和点离散法对机器人结构尺寸误差的敏感度分别为0.394和0.396。这表明区间离散法的数值性态明显优于点离散法。该研究方法及结论为并联机器人的拓扑优化、轨迹规划等工作提供了理论指导。     

基于质心Voronoi结构的布点算法及应用

以初始点的Voronoi结构为基础,建立基于质心Voronoi结构的布点算法.该算法通过区域上的初始离散点构造Voronoi结构,利用面积坐标法确定Voronoi结构的质心点,以成本函数作为质心Voronoi结构的收敛准则.若质心点满足收敛准则,则将该质心点作为区域的离散节点.然后利用切边处理技术,实现复杂区域内的布点算法,即给出不同区域的均匀布点和非均匀布点.以长圆筒为例,采用基于Voronoi结构的布点算法对求解域进行点的离散,利用自然邻近Petrov-Galerkin无网格法计算其应力值,求得的应力值与精确值比较吻合,这证明了将质心Voronoi结构的质心点作为无网格法区域离散节点进行无网格法分析是比较精确、可靠的.     

基于模板的点云边特征提取技术

为了分析大型结构件互插装配的干涉问题,提出了基于模板的点云边特征提取方法.模板根据理论计算机辅助设计模型定制而成,包括理论边上的离散点,以及边在各点处的切矢.配准模板与点云数据,根据模板中每一离散点及其对应的切矢信息构建平面,利用其对点云数据切片获得二维截面数据.在每一截面数据中,以理论离散点为界,将截面数据分为两段,分别拟合这两段数据为两段曲线,其交点或切点即为实际边特征上的点.通过曲线拟合、截面优化,不但可以确切定位点云中的边点,而且可以插值求解点云中不存在的边点,保证了边特征的提取精度.     

球面逼近求解变形曲面法向矢量算法研究

提出一种利用球面逼近空间变形曲面计算变形曲面上任意点法向矢量的算法。首先测得变形曲面上目标点周围离散点坐标,计算逼近球心初值;然后将离散点到逼近球面距离的均值作为目标函数,采用模式搜索算法,调整球心坐标值,经过循环迭代,最终获得与变形曲面的逼近精度在给定误差范围内的球面,进而计算出目标点的法向矢量。以机身某段壁板曲面为例,求解其变形后钻铆点的法向矢量,与其钻铆点理论法向矢量进行对比,结果表明,该算法求解稳定,计算效率及精度满足自动钻铆工艺要求,适合于空间变形曲面上任意点法向矢量的计算。     

基于B样条曲面的点云孔洞拟合填充

为了后续曲面重构的需要,针对有孔洞的点云数据,提出了一种孔洞拟合填充的自适应方法。由于孔洞与其周围离散点有一定的连续性,该算法首先从孔洞周围已有的点云数据中选取离散点,用新的参数化方法对得到的离散点参数化后,用最小二乘法进行自适应曲面拟合,对得到的拟合曲面通过迭代法逐步逼近优化,考虑曲率变化的影响在曲面上取点,实现了孔洞光滑填充。实例表明,改进的参数化方法使算法的复杂度减低,进一步迭代优化提高了曲面拟合精度,在面上取点时考虑了曲率变化,因此该方法可以应用于具有复杂曲面形状的点云中的孔洞填充。     

基于B样条曲面的点云孔洞拟合填充

为了后续曲面重构的需要,针对有孔洞的点云数据,提出了一种孔洞拟合填充的自适应方法.由于孔洞与其周围离散点有一定的连续性,该算法首先从孔洞周围已有的点云数据中选取离散点,用新的参数化方法对得到的离散点参数化后,用最小二乘法进行自适应曲面拟合,对得到的拟合曲面通过迭代法逐步逼近优化,考虑曲率变化的影响在曲面上取点,实现了孔洞光滑填充.实例表明,改进的参数化方法使算法的复杂度减低,进一步迭代优化提高了曲面拟合精度,在面上取点时考虑了曲率变化,因此该方法可以应用于具有复杂曲面形状的点云中的孔洞填充.     

渐开线螺旋齿轮的成形磨削研究

结合渐开线螺旋面的形成原理,推导了渐开线处于某一位置时的渐开线螺旋面方程;依据盘状刀具加工螺旋齿面的基本原理,详细推导了盘状刀具加工螺旋齿面时的接触条件;在已知渐开线螺旋面方程的情况下,利用坐标变换得到了盘状刀具和渐开线螺旋齿轮所在坐标系之间的关系;通过求解接触条件式得到了接触线上的离散点,从而得到了接触线上的点在砂轮齿廓上所对应的离散点,通过点拟合得到了砂轮的成形齿廓,为渐开线螺旋齿轮的成形磨削提供了一种新方法。     

共轭曲面自适应分析的离散解析原理

为便于构建计算机自动分析系统,提出共轭曲面自适应分析的离散解析原理,即曲面的分析按离散点进行,在每一离散点上遵循共轭曲面解析原理。共轭曲面曲率分析是共轭曲面理论的一个重要内容。认为创成曲面决定于母曲面马和相对运动的共同作用,通过对Σ２和相对运动的综合分析,获得马上相应点的曲率特性。从共轭条件的导数形式出发,推导出由母曲面及相对运动获得创成曲面Σ１曲率特性的公式,在数学模型上将离散运算和解析原理结合起来,与作者此前提出的共轭曲面自适应综合的离散解析原理相统一。“离散解析原理”使得计算机智能化、自适应处理共轭曲面问题成为可能,为相关ＣＡＤ／ＣＡＭ应用系统开发及共轭曲面理论的广泛深人应用奠定坚实的基础。     

用双圆弧逼近法加工凸轮

在数控机床上加工凸轮,可采用最小二乘法,也可采用双圆弧逼近法,经实践,我们认为用双圆弧法加工凸轮较好,加工中凸轮轮廓曲线的精度(升程和回程误差)仅由计算机和数控机床来保证(误差小于0.02mm),而且计算方便、工效高。双圆弧法不需考虑凸轮轮廓始点和终点的位置和半径,只将凸轮轮廓上的点看作离散点(任意点),用数学模型将离散点光滑连接,故其通用性强。下面介绍这种方法。     

组合机床主轴箱坐标计算的标准程序库

坐标计算是组合机床主轴箱设计的关键环节,它包括主轴和传动轴的坐标计算。应用计算机完成计算,是确保组合机床的加工精度和齿轮间正确啮合关系的有效技术手段。主轴箱上的轴孔中心,可以看成是在平面上按一定几何特征分布的点集。一般可分为:有规则分布的点集和离散分布型的点。在计算机辅助设计中,对有规则分布的点集可应用软件中的标准子程序自动识别;而对于离散分布的点则须经过一定的中间转换,     

空间离散点的交互光顺处理

在逆向工程中，复杂外形产品的曲面边界曲线的品质，是影响产品外观设计质量的关键因素。通过构造边界离散点的法矢和圆率曲线，分析空间离散点的形态分布特征，提出了一种空间离散点的交互光顺处理方法，根据离散点的法矢方向和圆率二次差，人机交互对光顺进程进行控制。实际应用表明，该方法可以有效处理空间离散点的光顺问题，保证原始离散数据的准确性、合理性以及曲线设计的质量。     

裁剪曲面有效离散点的参数识别方法及其应用

针对目前常用商业CAD系统在复杂参数曲面有效离散方面所存在的不足,结合实际工程设计与应用方面的需要,提出了一种基于二维参数域的裁剪曲面有效离散点的识别方法.该方法将曲面离散点的有效性判定从复杂的三维空间巧妙地转换到曲面相应的二维参数定义域,通过对离散点相应的参数是否位于裁剪曲面参数定义域的判定,解决了复杂曲面大量离散点的快速区分和有效识别的问题.计算结果和应用实例都显示,该方法是正确有效的.     

基于Matlab的双螺杆泵螺杆端面截形求解

提出了基于离散点的双螺杆泵螺杆端面截形的计算方法,建立了由已知刀具廓形离散点数据计算加工的工件端面截形的数学模型,利用Matlab采用累积三次参数样条法计算刀具廓形离散点的倾斜角,最终求得双螺杆泵螺杆端面截形。     

基于离散点截形螺旋面加工原理研究

提出了基于离散点的圆柱螺旋面成形刀具计算方法，分别建立了已知螺旋面工件截形离散点数据计算成形刀具廓型的数学模型及已知刀具截形离散点数据计算由其加工的螺旋面工件的数学模型。利用累积三次参数样条法计算螺旋面工件截形及成形刀具廓型各离散点的倾斜角。分析了成形刀具的计算误差，对成形刀具数据型值点以累积三次参数样条进行插值，用双圆弧样条拟合的方法进行光顺处理。实例证明，两模型是正确性的、可行的，能够满足离散点条件下螺旋面高效率、高精度的加工要求。     

一种基于最小二乘法的离散点螺旋线式拟合算法

针对数控加工中,小线段刀路轨迹数据量较大的问题,提出了一种利用阿基米德螺线拟合小线段轨迹（离散点）的算法,分析了阿基米德螺线参数与切矢、径矢夹角的关系,给出了拟合误差的计算方法。基于最小二乘原理,通过前寻、回溯离散点集,在满足精度要求的前提下,用较少段螺旋线拟合该离散点集。仿真结果表明,阿基米德螺线拟合离散点具有数据量小、拟合精度较高的优势。     

离散点的隐式曲面重建算法研究

针对复杂自由曲面三维扫描数据多为离散点的特点,提出了一种隐式曲面重建算法,它能满足从大量离散点云数据中快速准确地建立曲面的需求。通过选择合适的形状函数,该算法可以准确描述尖锐特征比如边和角。方法是首先用八叉树细分方法来进行离散点云数据分组,然后用分段的二次函数来捕捉每组数据的局部形状,用单位分割法来组合局部的形状函数。应用实例表明,该算法可以对离散点云数据进行快速、准确、自适应的曲面重建。如果离散点云模型有指定的精度,那么隐式曲面重建算法的处理时间取决于该模型的几何复杂性和细分程度。     

自由曲面CAD模型点云数据生成方法研究

在三维测量点云数据与CAD模型配准过程中,设计了两种自由曲面CAD模型点云数据生成方法:等参数采样离散法和基于曲率的采样离散法。应用两种方法评价离散化结果:首先将点云数据进行曲面重构,并与原曲面比对;然后与三维测量点云数据进行配准,得到等参数离散间隔及基于曲率的离散密度对重构和配准误差的影响。实验表明:等参数方法和基于曲率的方法,当点云数据密度达到一定值时均对重构和配准没有影响;在同样点云数据的情况下,基于曲率的离散化方法精度高于等参数方法;但在最大重构误差一致时,基于曲率的方法需要的点云数据远小于等参数化方法所需要的。