基于粒子群优化算法的自由曲线双圆弧逼近

针对数控加工中常用大量直线段逼近平面自由曲线,刀具路径在误差、光顺性、程序数量等方面存在的问题,给出了基于粒子群优化算法的双圆弧逼近平面自由曲线方法。建立了优化的数学模型,并通过最大逼近误差和最大圆弧长度两个变量构造了适应度函数。使用粒子群优化算法确定双圆弧的节点,以达到逼近误差最小、圆弧数量最少的目标,进而对整条曲线的逼近进行优化。进行了试验设计,并与其他方法进行了比较,研究结果证实了方法的有效性与优越性。     

空间曲线的直线圆弧逼近算法研究

提出了一种利用直线段和圆弧逼近空间曲线的计算方法。其基本原理是,首先人为将空间曲线近似分解为一定数量的直线段和圆弧段,并给出切点的坐标值作为初值。然后用点到直线的平均距离以及点到圆弧的平均距离作为搜索目标,通过采用模式搜索算法,逐个切点坐标进行调整,经过多次循环迭代,最终获得与原空间曲线的误差为给定误差的由直线和圆弧组成的空间曲线。计算结果表明,该算法稳定,计算效率及精度高,适合于空间曲线的逼近。     

双圆弧逼近任意曲线的处理方法

本文叙述的是双圆弧、精度可控的逼近平面任意曲线的程序设计方法。详细介绍了双圆弧逼近任意曲线的步骤和取点切线斜率、误差计算、Ｇ指令自动判定的处理方法。     

基于MATLAB单双圆弧混合逼近曲线的算法及实现

讨论了单圆弧和双圆弧逼近的特点,结合两者的优点,用优化三点圆弧以允差逼近曲线和单双圆弧混合逼近的算法,理论上使得曲线有拐点和极值点时整个逼近圆弧的光滑连接,并保证了圆弧逼近的段数达到最少。基于Matlab采用比例法、一维搜索和优化相结合的方法进行程序的编翩求解节点,算法简单,可靠,程序运行快速高效。为数控加工复杂的曲线和CAD系统提供了参考。     

超大直径泥水盾构机的纠偏轨迹设计

为了得到设计出合理的盾构机纠偏轨迹,对使用三次曲线与双圆弧曲线作为盾构机纠偏轨迹的性能进行研究,包括快速性,最大偏距,最小转弯半径,算法复杂程度等指标;初步探讨了盾构机盾尾作圆周运动时可能引起的一些问题及产生原因,且研究了不同转弯半径对该问题的严重性产生的影响,得出双圆弧纠偏轨迹在各个方面均要优于三次曲线的结论。     

机械制图中已知切点的圆弧连接

在机械制图中,圆弧连接存在两种情况,第一种情况是已知连接弧半径,求作圆弧连接;第二种情况是已知一个切点,连接弧半径未知,求作圆弧连接。根据“已知线段”的不同,将第二种情况中的圆弧连接分为三种类型,分别对三种类型的圆弧连接作图方法和步骤进行了研究,归纳出已知切点时运用“三步法”作圆弧连接的方法,并举例应用。     

参数方程曲线的最优逼近算法及实现

讨论了参数方程以单圆弧和双圆弧混合逼近的优点,用优化三点圆弧以允差逼近曲线和单双圆弧混合逼近的算法,使得曲线有拐点和极值点时整个逼近圆弧的光滑连接。讨论了参数方程分段点的性质,保证了分段点判断的可靠性。在曲率极值点处采用圆弧延长法,进一步减少了圆弧逼近的段数。对称图形采用对称算法,提高了图形的对称性,大大提高了程序的速度。基于Matlab采用优化的方法进行程序的编制求解节点。为CAD系统和数控加工复杂的曲线提供了参考。     

基于圆柱插补的槽辊加工方法

通过双圆弧逼近曲线的方法解决了使用圆柱插补加工槽辊类零件时,因为普通数控设备没有非圆曲线插补功能而无法加工的问题,从而扩大了设备的利用率。     

一种新型数控逼近曲线的理论与应用研究

论述了在数控机床上，利用通用数控系统并结合特殊机械结构生成阿基米德逼近曲线的一种新方法，分析了该逼近曲线的基本几何规律，指出了该曲线的几何特征，推导了其逼近误差的计算方法。在此基础上，讨论了在涡旋压缩机关键零件涡旋盘的数控加工中采用阿基米德逼近曲线的应用实例，分析了新型逼近曲线及直线、圆弧逼近曲线的逼近规律，指出了阿基米德逼近曲线的优点、应用意义及其工业价值。     

非圆曲线的双圆弧拟合及数控加工的程序编制

采用双圆弧逼近的方法,在允许加工误差下解决对于给定的任意非圆曲线的拟合问题。开发并且实现了一个针对非圆弧曲线的数控编程软件工具,其主要功能可以实现对任意给定的非圆曲线的双圆弧拟合及数控加工代码的生成。     

The effect of geometrical parameters of hypoid and spiroid gears on its quality characteristics

The orthogonal hypoid and spiroid gears are here considered. The point of tangency of the pitch cones is presumed to be simultaneously the calculation contact point of the teeth surfaces. Analytical relationships for the geometrical parameters and important quality characteristics depending on the contact point coordinates are given. These analytical relationships show that there is a possibility of varying the independent geometrical parameters within permissible limits. Because of this, it is shown that a pair of pitch cones with the best quality characteristics may be found.     

切点约束和探针针尖半径补偿的金刚石刀具刃口钝圆半径求解方法

本文对金刚石刀具刃口钝圆半径求解方法展开研究,以有效提升金刚石刀具刃口锋利度的测量精度。文中分析了原子力显微镜(AFM)扫描探针几何形貌对金刚石刀具刃口锋利度测量结果的影响,并提出了基于切点约束和AFM探针针尖半径补偿的刀具刃口钝圆半径求解方法;讨论了消噪滤波、测量角度误差以及切点分离方法对测量结果的影响;在高精度测量平台上完成了金刚石刀具刃口锋利度测量,并将被测量的刀具用于飞切加工KDP晶体。结果表明:提出的刃口钝圆半径求解方法能够准确求解金刚石刀具的刃口锋利度,测量结果能很好地描述金刚石刀具的刃口锋利程度,可以为金刚石超精密切削加工的选刀和用刀提供有效指导。     

基于坐标变换的曲线曲面求交算法

利用坐标变换的方法,给出了二次曲线和二次曲面求交的解析算法。利用拉格朗日乘子法求解二次曲线和二次曲面之间的最小距离,给出了曲线与曲面相切的条件。算法表明,坐标变换可以简化求交运算表达式,使求交算法易于实现。根据得出的相切条件,可以有效地判断曲线、曲面是否有交,对相切情况的计算结果进行修正,可提高奇异情况下的求交稳定性。算法已在清软英泰公司开发的自主版权3维CAD软件GEMS中得到应用。     

逆向工程中自由曲面对称基准面提取技术研究

针对逆向工程中所测对称自由曲面的离散点云数据,探索了一种快速建立自由曲面对称基准面的方法。通过在自由曲面边界曲线上建立满足曲线对称的对称点的数学关系,利用Pro/E的优化设计功能,以迭代计算方法找到边界曲线上的对称点,再利用边界曲线上的对称点,建立曲面的对称基准面,最终利用对称基准面重构自由曲面,可保证重建曲面的完全对称。该方法在玩具、汽车、摩托车等复杂外形覆盖件重建中具有较高的实用价值。     

主轴径向平面运动的几何分析

推导出由标准球球心径向误差运动F（t）及其g次谐波F g（t）所产生的表征主轴径向平面运动特性的四种曲线方程,并把他们写成向量形式,这将使几何分析变得比较方便。阐明了F g（t）产生的静、动瞬心线（皆为圆）之间的几何关系——内切还是外切,以及F g（t）产生的静、动轮转曲线的几何形状——内摆线还是外摆线。论述了只要测得F（t）便可精确地得到任意点的轮转曲线,从而对机床加工圆度误差能够进行正确的预测和评定。     

Error analysis of drill point geometry inspection using radial-view silhouette images

The conical ground drill point geometry can be described by five parameters, which are measured with the simple inspection method using radial-view silhouette images. This paper deals with error analysis of the inspection method. Different types of errors may occur while taking radial-view silhouette images of the drill point geometry. All possible setup errors have been considered and deviations from the true values of the geometrical parameters have been calculated. The sensitivities of the geometrical parameters and common angular parameters of the drill with the errors have been analyzed to develop a practical apparatus of the inspection system.     

三维机器人工作空间及几何误差分析

机器人工作空间的分析和求解是机器人机构设计过程中一个非常重要的问题。本文采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了机器人机构工作空间。因为常见的机器人属于三维空间机构,所以在以前工作的基础上,将概率方法推广到对三维机器人机构工作空间的求解上。通过深入地研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的方法得到了三维工作空间曲面的形状。通过一个例子详细说明了该方法的具体使用。最后对三维工作空间进行了几何误差分析,并说明了该方法对工程实际问题的应用价值。     

复杂线素图像多因素预测矢量化跟踪

针对具有稠密坐标网格和交叉线素的工程曲线图的矢量化,提出了坐标网格的剔除方法、多义线模拟样条曲线算法和缺口曲线修补策略,以及基于多因素预测跟踪算法.坐标网格剔除方法采用基于线检测算法来剔除坐标网格,再依据过滤后的图像灰度自动地修复被连带除去的趋于水平和垂直的曲线像素;多义线模拟样条曲线算法则是依据已知曲线节点生成若干线段来逼近曲线且它具有与样条曲线一致的局部几何特性;而多因素预测跟踪算法则是利用前面数个边界点的灰度、当前边界点切矢和它的24邻域内非背景像素之间的相对位置来预测曲线下一个边界点,监控曲线曲率角的变化,以避免"跑偏"和按层搜寻同曲线像素来跨越曲线断点.通过与R2V5.5和ScanIn5.1的矢量化对比,证明它具有更显著的智能化和自动化的优点.     

CONSTRUCTION OF G^2 CONTINUOUS CURVES ON SURFACE WITH PLANAR CUBIC BEZIER CURVES

The problem of constructing curve on parametric surface (or surface that can be parameterized) such that it interpolates a sequence of points with prescribed tangent direction and curvature vector (or geodesic curvature) at every point and the issue of curve blending on this kind of surface are researched. The mapping and tangent mapping from the surface to its parametric plane are introduced and thus several conclusions with differential geometry are deduced. Based on those conclusions, the problem of interpolating (or blending) curve on a parametric surface is converted to a similar one on its parametric plane. The final solution curve of either interpolation or blending issue is explicit and can still be expressed by parametric form. And so, unlike existing methods, the presented method needs not to use any surface/surface intersection algorithms, usually a troublesome process, for displaying such interpolation curve. Experiment results show the presented methods are feasible and applicable to CAD/CAM and computer graphics.     

CONSTRUCTION OF G~2 CONTINUOUS CURVES ON SURFACE WITH PLANAR CUBIC BZIER CURVES

The problem of constructing curve on parametric surface (or surface that can be parameterized) such that it interpolates a sequence of points with prescribed tangent direction and curvature vector (or geodesic curvature) at every point and the issue of curve blending on this kind of surface are researched. The mapping and tangent mapping from the surface to its parametric plane are introduced and thus several conclusions with differential geometry are deduced. Based on those conclusions, the problem of interpolating (or blending) curve on a parametric surface is converted to a similar one on its parametric plane. The final solution curve of either interpolation or blending issue is explicit and can still be expressed by parametric form. And so, unlike existing methods, the presented method needs not to use any surface/ surface intersection algorithms, usually a troublesome process, for displaying such interpolation curve. Experiment results show the presented methods are feasible and applicable to CAD/CA