利用曲线面变形提取产品形态体特征的方法研究

在变形设计理论的基础上,提出了将产品主体形态分解为子形态。研究了基于超椭圆方程和三次带参均匀B样条曲线构造技术提取影响产品艺术风格子形态横截面造型特征的方法,并结合曲面构造变形技术实现产品形态体特征的提取。以电动手工具为例研究了产品形态体特征提取与形态优化设计效果,得出超椭圆方程提取算法参数少,可较好地提取对称图形、非倒角图形的造型特征;基于三次带参均匀B样条曲线构造技术的算法参数较多,可较好地提取多种图形。     

准均匀三次B样条曲线的多分辨率光顺

研究了准均匀三次B样条曲线的多分辨率光顺法,在B样条曲线两种不同定义及方法的基础上,详细描述了准均匀三次B样条曲线的多分辨率表示,并最终实现了三次B样条曲线的小波分解与重构算法。实例研究表明,多分辨光顺算法在提取高频细节后,能够快速实现对曲线的滤波和光顺,并且在光顺的同时,具有减少控制顶点、压缩数据的能力,兼具简单性和快速性的优点。     

基于遗传算法和非均匀有理B样条表达的产品外型创新设计

为更直观地进行产品外型的创新设计,将遗传算法与非均匀有理B样条表达方法相结合,提出一种产品外型创新设计方法.定义了同类型产品,并基于非均匀有理B样条理论提出一种适用于同类产品外型的统一表示方法.该方法把产品外型的约束条件分成绝对约束和相对约束,分别代表必要的几何约束和客户需求.应用遗传算法作为进化过程,得出一种产品外型创新设计的实现算法.以汽车前引擎盖外型的创新设计过程为例,对该算法进行了验证.实例结果表明,该算法可以快速有效地实现产品外型的创新设计.     

提高传感器阵列自适应处理鲁棒性的空时广义加载法

由于实际杂波环境是非均匀的,工程上空时自适应处理(STAP)缺少足够的均匀杂波样本支持,其性能严重降低.本文提出了空时广义加载法,用Hermit型的Toeplitz-Block-Toeplitz矩阵对样本协方差矩阵进行加载,所以它是对角加载法的推广.该算法具有对角加载的鲁棒性和简单性优点,同时又保持了必要的空时静态性能.空时广义加载法能有效降低样本不足和非均匀带来的影响,同时实现了更好的杂波抑制和低旁瓣,具有采样要求低、鲁棒性强、工程实现方便等特点.分别用仿真数据和实测数据验证了该方法的有效性.     

基于元码段可重构的事物编码系统研究

为了适应复杂多变的编码规则,统一和共享码段信息资源,提出了元码段的概念及其细分方法,分析了元码段的类型。阐述了基于元码段细分和元码段重构的混合式编码规则定义方法,分析了基于该方法的编码系统功能。对元码段实现方法、数据库设计、PDM系统集成模型等关键技术进行了研究。实例表明该方法支持定义复杂的编码规则,重用码段数据,可降低编码系统开发和维护成本。     

一种优化的NURBS曲线插补算法

为弥补目前非均匀有理B样条插补算法的不足,提出一种优化的非均匀有理B样条曲线插补算法。算法采用插补前S曲线加减速方法,不仅优化了前瞻过程,而且在回溯过程中考虑了短样条的情况。算法对长样条和短样条非均匀有理B样条曲线能用统一的方法进行插补,通过引入环形缓冲区和预插补(非离线),提高了加工效率,同时合理地安排插补任务增强了系统的实时性。通过MATLAB仿真,验证了算法的有效性。     

自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制

研究了自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制问题。针对自由浮动空间机器人姿态稳定控制的主要特点,通过分析自由浮动冗余度空间机械臂惯性矩阵的伪逆和零空间特性,结合空间机器人的运动学方程推导出了基于本体姿态稳定的广义雅可比矩阵。采用基于该矩阵的分解运动速度控制方法,保证机械臂末端执行器在跟踪期望轨迹的同时不对本体姿态产生干扰。最后,对平面三自由度空间机器人进行了仿真实验,实验结果表明了该方法的有效性。     

拓扑和形状集成优化设计

将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助设计加以有机集成,构建了优化设计模型;利用几何重构技术,拟合拓扑优化后的边界;在形状优化中,将设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立了边界节点移动速度场计算方法,有效地控制节点的运动,给出了相应的算法和计算表达式,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布使形状变为最佳.通过设计实例,证明了文中模型的合理性和方法的有效性.     

基于工业CT图像的数控代码直接生成方法研究

以曲面形状简单、可直接仿制的产品为对象,提出了由工业计算机断层成像技术图像直接生成数控代码的方法.该方法首先对产品的切片图像进行边缘提取与轮廓跟踪,再采用B样条曲线进行轮廓拟合,然后引入平面任意区域加工填充技术,逐层生成刀具路径并进行有序连接,最后生成数控代码.在B样条曲线拟合中,为了提高拟合精度,提出了一种基于特征点提取与线段类型识别的型值点选取法;在数控代码生成步骤中,改进了单层切片轮廓岛屿关系判别方法,提高了判别正确率.开发了软件系统,将该软件生成的数控代码输入到加工仿真软件中,仿真结果验证了数控代码生成方法的正确性.     

面向数控粗加工的自适应细分

为获得加工余量均匀的数控粗加工模型,提出了一种基于面误差的自适应细分算法.该算法以细分后的控制网格与极限曲面之间的最小距离和粗加工余量作比较,确定均匀细分次数.将均匀细分后的网格向极限曲面投影形成覆盖网格,再以覆盖网格和极限曲面之间的距离作为自适应细分准则,对不能满足精度的区域进行自适应细分.实验结果表明,在给定的精度范围内,该算法能够大幅度抑制细分过程中网格数量的快速增长,并能获得与原始算法光顺程度基本一致的曲面,大大提高了模型的后处理速度.