一种新的压缩体素模型及其应用

用体素模型(Voxel)表示体积较大或精度要求较高的物体时需要大量的计算机存贮空间，相应的操作时间也较长。介绍了一种压缩表示形式的Voxel模型结构，该方法用3个方向的Dexel模型表示Voxel模型，其计算机内部存贮空间得到了很大的压缩，布尔操作也得到了进一步的简化。文章也讨论了压缩体素模型的图形显示方法，提出基于渐进立方体(Marching Cubes)方法的优化表面三角网格提取算法，并利用OpenGL功能显示产生的表面三角网格。基于该压缩Voxel模型开发的虚拟油泥造型系统在实际中得到了应用，效果良好。     

彩色体三维显示系统中的体素绘制与仿真处理

采用小尺寸、高亮度、全彩色发光二极管(LED)作为体像素建立彩色体三维显示系统,可提供Φ850 mm×640 mm的柱状显示空间,屏幕分辨率为320×256,体素总数最多可达2亿.为了更好地分析系统的性能及显示效果,建立了相应的数据处理及仿真软件.利用3DS MAX生成具有表面纹理的三维模型,3ds文件及BMP文件作为软件数据源.原始数据被体素化后获得体素点的颜色信息,经换算后可转化为LED驱动电路的电信号用于实际显示.同时运用OpenGL实现体素数据的仿真,仿真结果表明：在系统的硬件水平下对不同彩色模型均可达到较好的显示效果.对相同模型进行体素化处理,其结果表明：提高显示屏的分辨率可明显改善显示质量;在一定的二维截面数范围之内,提高二维截面数可提高显示质量.     

三坐标数控铣床控制软件的研究

文在分析7M 和7360等系统的基础上,讨论了微型计算机数控(MNC)系统的软件结构和三坐标数控铣床控制软件的设计思想。采用以一台Z-80单板微机和一台 MC68000单板微机组成的分布式微机数控(DMNC)系统,编写并验证了三维加工的控制软件。实现了任一坐标平面内的刀具半径补偿和长度补偿,两坐标直线和360°全圆插补,以及空间直线和螺旋线插补。最后,考虑到常用三维加工各种方法的优点,提出了一种在三坐标数控铣床上加工典型回转体(如球体,抛物体,椭球体和双曲体等)的“45°分割算法”。在此方法中,铣刀中心的运动轨迹为一变导程螺旋曲线。该曲线是根据最优的加工精度和表面光洁度而定的。该算法通过编制软件和试验,取得了比较满意的结果。     

体三维显示系统的插值和扫描线段映射法

绍了基于旋转二维发光二极管(LED)阵列的体三维显示系统的数据处理方法.原始三维数据以网格数据形式存储在3DS文件中,采用切割算法实现数据集从笛卡儿坐标系到显示空间的柱坐标系的转化.对切割所得的线段设计了插值映射法和扫描映射法,以完成体素化过程.插值映射法将LED视为理想点光源,扫描映射法则考虑了LED的尺寸.分别用这两种方法对多个实际三维模型进行处理,通过再现处理后的数据结果以及计算体素点的平均位置偏离程度等方法比较它们的优劣.实际表明扫描映射法因为更贴近系统的硬件特点,而产生的体素点位置偏差小、冗余体素点少,处理结果更好     

多体理论的激光扫描系统几何位置误差建模

为分析几何位置误差对三维激光扫描系统精度的影响,用多体系统运动学建立扫描物镜和被扫描工件关系的误差模型.采用齐次坐标变换描述多体系统两相邻体之间的误差,建立计及误差条件下的位置方程.通过拓扑结构分析,建立三维激光扫描系统的通用误差模型.以某型号四轴激光扫描仪为例进行误差建模及仿真,验证了通用模型的有效性.任意拓扑结构的激光扫描系统均可采用此模型进行几何位置误差的快速建模和分析.     

基于Dexel模型的NC加工仿真和验证研究

对基于Ｄｅｘｅｌ模型的ＮＣ加工仿真和验证进行了研究。在物空间中模拟ＮＣ加工的材料去除过程及验证加工结果，使用独立的坐标系构造物体的Ｄｅｘｅｌ模型，以支持观察定义的动态改变，并通过“移动实例”来近似描述刀具扫描体，从而提高五轴ＮＣ加工仿真计算效率。     

适用于柔性体切割仿真的八叉树体模型生成算法

针对任何三角几何模型的体素化需求,本文基于距离场和八叉树结构的特性,提出将任意三角几何模型离散为体素模型的算法。提取任意三角几何模型的无符号距离场的偏移表面,自动删除内部表面,然后从偏移表面计算符号距离场,并调整阈值,得到与原模型接近的重构表面,最后对重构表面进行体素化,得到适用于切割仿真的体素模型,为验证算法的有效性,本文对基于空间分割的体素化算法和本文提出的算法进行对比测试。测试结果表明,该算法对于包含自相交和非连通的输入三角几何的体素化效果更好,更为贴近原模型,且时间和内存成本较低,效果较好。该算法为仿真柔性体切割的体素模型提供一种有效方案。     

用3DFace构造三维基本体素的算法与实现

利用AutoCAD提供的DXF数据交换功能,通过一定的算法参数化,生成3DFace三维基本体素,所提供体素类型比AutoCAD提供的3DFace基本体素使用更灵活,类型更丰富,不仅丰富了AutoCAD环境的3DFace基本体素,而且其他高级语言也可以利用该算法生成三维基本体素,构造复杂的空间模型,文末给出了该算法在空间塔式起重机和空间网架造型中的应用。     

数控加工过程中缺陷振动仿真

数控加工过程中,振动严重影响加工工件的质量,而工件表面缺陷与电机缺陷均会引起剧烈且不规则的振动。利用傅里叶变换正交分解,得到精度更高的小波包算法。基于仿真软件ANSYS,分别计算得到工件与电机的六阶固有频率,并得到加工过程中的受力变形。最终获得数控加工时,工件表面缺陷以及电机动不平衡引起的x、y、z三个方向的振动函数。     

线接触回转铣削外圆柱表面粗糙度分析

为了分析线接触回转铣削外圆柱工件表面加工质量,运用矢量运算方法建立了线接触回转铣削外圆柱工件运动学模型.根据刀齿包络原理,对工件横截表面理论粗糙度几何学形成机理进行了分析,并仿真了顺、逆铣加工条件下的刀齿轨迹.建立了顺、逆铣加工中线接触铣削外圆柱表面理论粗糙度的计算分析模型,提出了顺、逆铣加工理论粗糙度数值计算方法,并分析了各个加工参数对理论粗糙度的影响.经计算比较,该分析及计算方法能精确反映线接触回转铣削外圆柱工件表面理论粗糙度,为加工参数的计算、选择提供了理论依据.     

基于非结构嵌套网格的旋翼前飞流场计算

发展了一种基于线性弹簧理论的非结构动态嵌套网格方法,通过求解非定常Eu ler方程模拟了旋翼的前飞流场。根据距离参数快速生成便于计算的两个重叠网格子域,利用运动区子域网格的转动来模拟旋翼的旋转运动,并对其运用线性弹簧动态网格技术来处理旋翼的挥舞和变距运动。发展了一种快速查找插值贡献单元的方法,无需建立Inverse网格,提高了计算效率和精度。使用高效双时间方法分区求解非定常Eu ler方程,两个子域的流场参数在重叠区进行耦合。计算了旋翼的两种前飞状态,所得结果与实验和文献结果都很吻合。     

一种智能反步控制方法及其应用

针对反作用射流导弹的非线性和参数不确定性严重的特点,提出一种鲁棒自适应反步智能控制(Backstepping)方法。通过非特定的Lyapunov函数,采用遗传算法优化Backstepping镇定系数,得到适当的函数降低了当镇定系数不当时跟踪误差对控制律的影响。结合模糊小脑模型(FC-MAC)神经网络,推出系统参数不确定时的鲁棒控制律,克服了传统自适应反步法对模型不确定性要求线性有界问题。仿真结果表明,这种结合Lyapunov函数选择和参数优化的Backstepping方法鲁棒性强,受参数变化影响小。     

基于信息熵的水下航行器灰色评估方法研究

利用信息熵具有客观性、确定性的良好特性,应用灰色聚类评估方法,结合水下航行器系统的自身特点,提出了基于信息熵的水下航行器灰色评估方法,解决了水下航行器传统评估方法中主观因素的干扰问题,提高了评估方法的客观性和可信性,为水下航行器系统的效能评估研究提供了一种新方法。采用该方法对水下航行器3种型号实例系统进行了应用分析,结果表明,该方法正确、可行,解决了存在的问题。可用于水下航行器系统的发展论证及实际应用,为水下航行器系统的设计、研发和使用提供了科学的理论决策依据。     

高温吸波涂层的制备及其力学性能研究

以BaO-La2O3-B2O3系玻璃为粘结剂,S iCN纳米吸收剂作为添加剂,采用热压粘涂法在钛合金板表面制备了一系列涂层。文中分析了BaO-La2O3-B2O3系玻璃的性能,探索了粘涂工艺和S iCN纳米粉含量对涂层抗拉强度的影响机理。结果表明含有吸收剂的涂层粘接强度低于不含吸收剂的涂层,由于涂层内存在S iCN纳米粉团聚现象,拉伸时趋于内聚破坏,而界面的结合则比较致密。随着吸收剂含量的增加,涂层的抗拉强度明显降低。     

原位合成SiCp/(Mo,W)Si2复合材料的组织与性能

以Mo粉、W粉、Si粉和C粉为原料,采用原位反应高温热压一次复合工艺制备了不同配比的SiCp/(Mo,W)Si2复合材料。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了其显微结构,并测定了其力学性能。结果表明,SiCp/(Mo,W)Si2复合材料中的增强相SiC颗粒分布在基体MoSi2的晶界和晶内,WSi2固溶于MoSi2,起到了协同强化的作用,强化效果比单独加入SiC或WSi2更为显著。该种复合材料的抗弯强度最高达到592 MPa,断裂韧性达到5.9 MPa.m1/2,维氏硬度达到19.4 GPa,分别比相同工艺制备的纯MoSi2提高了约5倍、2.1倍和2.2倍。     

飞行模拟用三维数字地形动态修改技术研究

三维地形是飞行模拟视景系统中的一项重要研究内容,研究三维地形的数据结构、模型表示方法及大场景的可视化显示和动态修改的技术意义重大。文中介绍了DEM数据模型的规则网格模型、等高线模型、不规则三角形网模型,利用O penGL实现了三维数字地形的算法模拟和真实DEM数据模型的可视化显示。在地形绘制和显示的基础之上,从地形的单点、多点修改出发对三维数字地形动态修改做了研究,并给出了地形区域修改的方法。     

SAR图像双Markov-EAR模型的纹理无监督分割

单视SAR图像保留了最大的分辨率和场景可观测的全部纹理信息,根据单视SAR图像的统计性质,在双M arkov模型的框架下,对低层M arkov随机场提出了指数自回归EAR纹理模型,并对纹理含噪情形下的高层M arkov随机场模型给出了一种参数估计方法及相应的无监督分割算法。实验结果表明,与以往的有监督GAR模型和不考虑纹理的模型相比,无监督的双M arkov-EAR模型能大量降低分割时的错分率。     

建筑结构离散变结构控制的组合趋近律方法

抖振问题是离散变结构控制方法应用于土木工程结构振动控制中的突出障碍。为了能较好地解决离散变结构控制的抖振问题,采用了一种含有组合趋近律的离散变结构控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究。依据所采用的组合趋近律推导了控制律的表达式,并且针对最大控制力受到限制时的情况,引入了饱和控制方法。以一个3层剪切型建筑结构模型为例验证所提出的离散变结构控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提出的离散变结构控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,同时控制系统的抖振很小,从而保证控制系统具有稳定的性能。     

铰链磨损可靠性分析及计算方法

探讨了铰链销和孔在周期性载荷作用下的磨损情况;以A rchard模型为基础,建立了在给定使用时间t时,铰链间隙增量的数值计算公式;将机构各尺寸参数、载荷、材料属性、许用磨损量等均视为随机变量,给出了单个铰链与多个铰链的可靠性分析方法和计算模型;并以曲柄滑块机构为例,验证了文中所建立模型与方法的有效性和可行性。     

一种基于遗传规划的服务匹配算法

当前,智能服务组合研究的重点主要集中在服务描述和服务匹配方面。文中首次将服务匹配视为一个状态描述含糊、操作定义不完备的规划问题,提出了一个基于遗传规划的服务匹配(Service Match Programming,SMP)算法和适应度评价函数。仿真实验表明,该算法在大尺度的服务选择空间中,引入了服务的关联特性,避免了局部最优现象的出现,具有更好的寻优能力和更快的速度。