改进B样条曲线的机器人轨迹拟合研究

以工业生产中常用的六自由度串联机器人PUMA560为研究对象,在关节空间采用改进B样条曲线进行轨迹拟合规划,相比于传统B样条插值与拟合算法显著改善了规划得到的轨迹全局最优解,并基于最优解对各关节进行规划得到时间最优的运动轨迹,验证该算法可以有效提高机器人运行效率的目的.     

基于参数驱动和自动剖分的体参数化模型构建

为实现计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助分析(CAE)的一体化,构建适用于等几何分析的模型,有关学者提出体参数化造型方法。针对体参数化模型构建过程中存在的操作烦琐、耗时长等问题,文章提出一种参数驱动体参数化模型快速构建的方法。首先,从草图中提取模型轮廓参数,利用提取到的参数构建模型的样条曲线轮廓,其次结合剖分算法对曲多边形进行剖分,最后将二维曲面映射到三维得到体参数化模型。实例表明该方法能够通过较少的模型参数快速得到体参数化模型,无须进行节点矢量等数据的重复输入。     

侧偏刚度辨识与汽车简化模型研究

建立轮胎模型与车辆模型是汽车动力学研究不可或缺的重要部分,但是这两部分建模有一定难度且成本较大。为解决这一问题,建立车辆二自由度模型,以对标CarSim输出为目标,选取角阶跃工况,采用序列二次规划的优化算法,对前后轴侧偏刚度进行辨识。为更加精确地拟合侧偏刚度曲线,分别使用三次样条插值和BP神经网络,对侧偏刚度随车速和方向盘转角的变化关系进行拟合,得到拟合曲线。将拟合曲线加入二自由度模型,用于模型仿真时计算前后轴侧偏刚度,得到两种汽车简化模型。最后,选取双移线工况和圆周加速工况,对简化模型进行验证。结果表明,简化模型输出与CarSim输出吻合很好,两种简化模型差别不大,随着车速增大,误差会增大一些,但在准许范围内。说明该文所建立的简化模型可以很好地模拟车辆行为,轮胎侧偏刚度曲线可以很好地反映轮胎的非线性特性,省去轮胎建模过程和车辆建模过程,节约成本。     

基于点云的马鞍形焊缝提取和轨迹生成方法

马鞍形焊缝自动焊接存在焊缝难以识别定位以及焊枪姿态难以规划的问题,为了实现马鞍形焊缝的自动焊接,选取实际装配的管类交叉结构件作为研究对象,提出一种基于点云的马鞍形焊缝识别与规划方法。根据马鞍形焊缝的空间语义特征,提出基于法向量和空间距离的紧耦合约束的方法提取焊缝关键点,之后用三次B样条曲线对关键点进行近似拟合,得到最终的空间焊接曲线。实验表明,提取出的焊缝轨迹与真实轨迹相比,最大误差为068mm,最大均方根误差为029。该方法具有较高的精度和鲁棒性,可满足实际焊接的需求。此方法的实用性不仅局限于马鞍形焊缝,也能处理其他具有曲线变化的焊缝。     

带有切线多边形的三次B样条的α扩展曲线

为了使三次均匀B样条的α扩展曲线与给定多边形相切,构造了一种与给定多边形相切的三次均匀B样条曲线的α扩展的算法.在算法中,所有的三次均匀B样条的α扩展曲线的控制点可以通过对多边形的顶点简单计算产生.所构造的曲线对多边形具有保形性,曲线可以局部修改.最后给出了2个算例.     

基于三次样条函数与c++ Builder的盘型凸轮反求设计

依据三次样条函数和曲线拟合理论,采用c++Builder语言开发了盘形凸轮轮廓CAD系统。该系统适用于凸轮反求设计,其结果可自动生成AutoCAD存档文件,并可直接提供数控加工所需参数。实际应用证明,该系统为凸轮设计和制造提供了有效、快捷和高精度的手段。     

用于非均匀有理B样条曲面裁剪的扫描线算法

提出一种用于非均匀有理B样条曲面裁剪的算法.首先在非均匀有理B样条曲面的参数域中定义曲面的裁剪曲线,然后自上而下地分析曲面参数域中的每一条U(或V)向线段(扫描线),通过这些扫描线与裁剪曲线的相交关系来判定曲面的裁剪域,再将其映射到三维空间中,从而显示出裁剪操作的结果.由于可以通过定义扫描移动最小步距值来控制曲面裁剪操作的精度,该算法适用于各种精度需求的裁剪操作场合.此外,也可以根据需要对扫描进行定位操作来实现各种裁剪特效.     

基于原始曲面信息的变形网格的曲面重构

为了对有限元分析后的模型进行干涉检查和再分析,需对变形后的网格重建实体模型。基于原始曲面的信息,对变形后的网格进行区域分割,针对分割后的每个特征区域,分别对二次曲面和B-样条曲面采用了不同的重构方法。对于二次曲面,提出了一种基于等参数线的二次曲面参数提取的方法;对于B-样条曲面,给出了一种误差控制的B-样条曲面拟合的多步迭代方法。基于原始模型的拓扑结构,对重构后的曲面进行裁剪缝合得到变形后的实体模型。由于利用了原始曲面信息,使得曲面重构得以简化。实验表明,基于原始曲面信息的曲面重构方法可以快速有效地重构出任意复杂拓扑结构的变形后的曲面。