一种基于几何含义的B样条小波分解重构简易算法

由于B样条基函数及其对应的小波不具有平移正交性,因而不能用现有的Mallat快速算法进行小波变换.文中在分析B样条小波分解重构思想的基础上,着重研究了B样条基函数在不同尺度下伸缩平移系之间的内在联系,用清晰的几何含义描述了重构矩阵的求解过程.该算法概念清晰,计算简单,结果稳定.最后用该算法给出了一条复杂曲线分解重构的实例.     

均匀B样条曲线多分辨率分析和实现

在研究多分辨率分析和均匀B样条小波的基础上,给出均匀B样条曲线的小波表示。为达到在闭区间进行小波分解的目的,采用对称延拓有限个数据点的方法,实现了基于滤波器形式的均匀B样条小波分解和重构的快速算法。     

自由曲面的小波分解技术研究

小波技术是一种新的时频分析工具。叙述了二维小波的构造过程,给出了准均匀双三次B样条曲面的小波分解和重构算法。利用小波分解技术对自由曲面进行了光顺,并通过实例说明了小波光顺的优越性。     

基于多分辨技术的任意控制顶点曲面光顺

在自由曲面的光顺过程中,针对曲面u、v方向控制顶点数任意的情况,以任意控制顶点曲线的多分辨光顺算法为基础,通过张量积的方法,把任意分辨率下的多分辨光顺技术推广到了二维空间。该算法基于张量积运算,用严格的数学推导实现了二维B样条小波的构造及其分解重构算法,由此把原始曲面的控制顶点分解成了低频部分和三个细节部分,其中,低频部分即为光顺曲面的控制顶点,细节部分即为过滤掉的噪声。由于整个计算过程严格遵循多分辨分析思想,原始曲面仍然可以通过重构算法由低频部分和细节部分进行精确重构。在此基础上,通过一个复杂的实例,验证了本多分辨光顺算法的正确性和准确性。     

组合NURBS曲面转化Catmull-Clark曲面的多分辨率算法

为了将多分辨率造型技术应用于NURBS形体,基于小波重构技术给出了组合NURBS曲面转化为Catmull-Clark曲面的多分辨率算法,可以实现NURBS形体的小波分解与重构等多分辨率操作.首先利用Catmull-Clark曲面求值公式计算出初始控制网格,通过计算拟合误差,刺用局部插值算法计算小波系数,在此基础上,利用提升B样条小波重构公式构造出Catmull-Clark曲面,提出一种自适应算法,加快了曲面重构速度,运行实例验证了算法的有效性.     

非均匀有理B样条曲线的多分辨光顺研究

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线节点分布不均匀和控制顶点任意个数的情况,基于小波技术的NURBS曲线光顺算法需要进一步完善。该文基于NURBS,着重研究了非均匀B样条小波的精确构造:通过NURBS基函数构建了重构矩阵的零空间求解方程,并针对非均匀B样条所构建的系数矩阵改善了零空间求解方法,实现了非均匀B样条小波的构造。从而实现了任意控制顶点的NURBS曲线多分辨光顺。文章最后通过对旗鱼脊线的光顺,验证了该算法的实用性和稳定性。     

曲线曲面的B3样条拟合及其实现

在计算机辅助几何设计(CAGD)中,曲线、曲面拟合多采用多项式作为基函数,本文通过几种曲线、曲面生成算法分析,提出了一种B3样条的拟合方法.它具有B样条的主要优点,耳通过所有型值点,这一方法适用于自由曲线、曲面的设计.还结合拱坝体形设计实例说明了用此方法进行造型设计的技术.     

基于非均匀B样条小波的NURBS曲面光顺

将非均匀B样条小波分解方法用于曲面光顺。通过整体光顺度量确定曲面整体光顺的方向，进而通过曲面整体小波分解实现曲面的整体光顺；通过曲面在节点对处的局部光顺度量，确定要光顺的节点及方向，然后用最小区域算法实现曲面的局部光顺；给出了一种由用户交互指定光顺区域的区域光顺方法；用细节部分的再次分解控制曲面的光顺误差；通过施加约束解决光顺前后曲面边界位置和切矢不变的问题；对于计算的稳定性及可能出现的奇异情况给出了论述。这些光顺算法在浙江大学开发的反求工程CAD软件RE-SOFT中的实际应用效果表明，基于非均匀B样条小波分解的NURBS曲面光顺算法能够有效地去除曲面上的坏点，改善曲面的品质。     

基于距离函数运动生成曲面的识别和重构方法

提出基于距离函数的运动生成曲面的识别和重构的新方法。通过分析与距离函数无关的微分运动所组成的线性空间的特征来识别曲面的类型,并由此计算出有关参数的初始值,将B样条曲线的控制点作为曲面形状的控制因子,基于有向距离函数的微分性质,应用Levenberg-Marquardt算法精细调节待重构曲面的空间位姿和形状。该方法能够自动识别简单曲面和运动生成曲面的类型并重构出曲面的特征,回转曲面和螺旋面的识别重构的仿真试验结果表明该方法具有很高的精度。     

点云数据曲面重构和小波分解研究

根据三坐标测量机测得的点云数据,提出了一种准均匀B样条曲面重构和小波分解方法。该方法通过对测量数据的分层、排序,自动建立了数据点的拓扑信息。为了生成矩形域网格,构造插值于扫描线上数据点的非均匀B样条曲线,再对其均匀采样,以保证曲面插值精度。对反算出的控制点网格进行小波分解后得到了多级逼近曲面。采用面向对象的编程技术,开发了相应的模块。利用写引擎把构造和分解的曲面保存为IGES文件,并直接导入商用3维CAD软件中进行后续处理。该方法具有较好的工程应用价值。     

CNC系统中复杂空间曲线的插补

对于复杂空间曲线的数控加工问题,通过给定型值点,反算构造三次准均匀B样条曲线,并用直线对B样条曲线进行了逼近处理,自动生成零件数控加工程序.     

基于截面数据的B样条曲面光顺拟合

分析了B样条曲线的光顺拟合方法，针对按截面测量所得数据，将B样条曲线光顺拟合的方法扩展到B样条曲面的光顺拟合，并给出了数值算例。     

关于B样条曲面造型及其刀位数据计算的探讨

复杂形状零件的几何建模是数控编程的首要环节，选择合适的曲面造型方法有利于刀位计算和数控加工编程；本文采用三次B样条曲线为基础的双三次B样条曲面造型方法，并给出了其矩阵表达式，在此基础上能十分方便地进行点矢和法矢计算；针对该造型方法，还给出了三轴数控加工中的刀位数据计算方法。     

B-样条小波在表面粗糙度评定中的应用

将多分辨分析的思想应用于表面信号的分离,用B-样条函数构造双正交小波基,并构建B-样条小波评定基准线。实验对实测的表面形貌使用多种滤波方法,并将各种方法所得的基准进行比较,证明了B-样条小波在粗糙度评定中的适用性。     

NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用

分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。     

基于型值点拟合的非均匀有理B样条曲线曲面延拓算法

提出了一种用于非均匀有理B样条曲线曲面延拓的算法,采用＂先离后合＂的思想,首先对需要延拓的非均匀有理B样条基线进行分析,构造出一系列的基线型值点;然后将延拓点加入到型值点序列中,再对新的型值点序列进行插值,创建出延拓曲线;最后对生成的延拓曲线的控制顶点序列进行优化操作,以保证所创建的延拓曲线拥有最佳的几何数据结构,从而为下一次延拓打下坚实的基础。算法通过在型值点构造过程中调节容差检验值,使得延拓操作能够适应任意精度的运算场合,从而在运算速度与精度之间达到最佳平衡。讨论了非均匀有理B样条曲线曲面延拓的几种不同形式,以及相应延拓点的计算方式,并给出了运用该算法的运行结果。     

基于前瞻算法的高效非均匀有理B样条曲线插补器

根据计算机数字控制系统的实际性能和非均匀有理B样条曲线的几何特性,设计了一种能够实现加速度平滑过渡的高效非均匀有理B样条曲线插补器。首先,该插补器利用快速插补计算模拟实际加工过程,找到加速度不连续的点;然后,采用S曲线加减速方法向后逆求减速点,并通过约束速度和加速度的方法,预估S曲线加减速第三阶段起点,不仅提高了所求减速点位置的精度,还实现了减速点处加速度的连续性。仿真结果表明,该插补器能在保证加工精度的前提下,以较高效率实现加速度的平滑过渡。     

对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

B样条滤波器建立表面轮廓中线的方法

根据离散B样条函数的Z域表达式，B样条空间中对信号的拟合和分解可以表示成FIR滤波器和IIR滤波器的滤波过程，再结合变分原则，构建了表面粗糙度测量中用于确定中线的B样条滤波器。将零相移滤波技术应用到B样条滤波器的实现中，得到了相应的差分方程。对一实际工件表面轮廓进行了实验，验证了该方法的可行性，该滤波器同样具有零相移的特性，与其它方法相比，其具有计算效率高的优点。