曲面加工刀具轨迹的仿真技术研究

本文针对数控铣削加工中刀具的走刀轨迹进行研究,对毛坯体建模时,采用的是三角面片离散法,实现了3轴数控铣床实体切削加工时离散矢量与刀具扫描体的几何求交算法,建立了铣削运动模型,通过不断更新毛坯数据信息来模拟刀具的切削过程,从而生成加工轨迹和走刀路径。以Visual C＋＋6．0为编程环境,用OpenGL作为图形开发工具,动态仿真刀具加工曲面的加工轨迹和走刀路径。     

多轴数控加工碰撞问题及其仿真研究

对数控加工仿真及碰撞问题进行分析研究,采用通过对刀具扫掠体包络面与夹具的投影是否相交,来作为预判断,再与传统的精判断刀具离散矢量点法相结合来进行完整的碰撞检测,并且通过仿真中的实时碰撞检测,当刀具与夹具发生碰撞时,使对应部位变成红色,相应代码提示出错误报告以便修正.本文通过SIEMENS NX建模、生成数控加工程序,以整体叶轮在VERICUT仿真中实例验证这种算法的实用性与正确性.     

圆环的有限剖分及其数据结构

对作为常用基本体素的圆环进行了空间单元及三角剖分的研究，给出了用空间单元法及三角剖分法表示圆环的原理和方法，同时也给出了该三维模型的数据结构，简化了算法，并从根本上为解决在圆环面上定义四维曲面及用离散法进行曲面求交等问题提供了保证     

注射模CAD技术中的几何建模

注射模CAD技术需要实体造型和曲面造型技术,本文给出这两种造型的统一表示;离散法造型的详细算法;造型系统结构框架和离散法设计计算方法。     

2003-2006年完成的国家自然科学基金项目简介

一、“三维图形学中若干关键问题的研究”(编号：60473108)项目主持人：刘勇奎对以下3个方面进行了研究：1．研究了光线跟踪中沿直线的体素遍历整数算法。创新之处是可以遍历任意分割的三维体素(任意长宽高的非单位体素)并且一步可以处理多个体素。2．研究了求三维实体之间的交。差和并的算法。创新之处是可以求带孔洞的三维凹实体之间的交、差、并部分。3．研究了三维实体的逼近表示方法。该方法可以在相同逼近误差的情况下使表示实体的数据量(例如三角面片数据量)大幅下降。目前共发表论文13篇，相关的研究荣获2005年辽宁省自然科学奖三等…     

数控仿真中切削面计算的并行化研究

针对高离散精度模型与刀具包围体进行切削计算的情况,由于三维图像重建的计算量大,基于传统CPU实现的数控加工仿真系统不能满足实时性的三维绘制。本文利用GPU的并行性特点,提出并行方式数控仿真切削面显示算法:通过线程并行处理基于MC算法的实体构造模型中体素与刀具包围体的切削计算,根据切削后体素角点信息和边的状态查找建立的构型索引表和交点数目索引表,加速数控仿真切削面的提取,从而提高三维图像的绘制速度,满足实时性显示要求。     

基于光线投射法的三维有限元网络自动划分

提出并实现了一种基于光线投射法的三维有限元网格自动划分方法，能适用于任意用ＣＳＧ树表示的三维实体。此方法先把三维实体离散成一定形状的体元，再由体元产生有限元四节点四面体网格。最后给出了用此方法划分的两个实例。     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

扭转立体曲面造型与数字离散化研究

水轮机导叶呈空间扭转曲面,无法展开成平面进行铣削加工,运用三维立体造型,进行曲面数字离散化处理,建立曲面数控加工模型,获得了很高的制造精度及生产效率。     

机器人阵列式触觉传感器的仿真

阐述了机器人二维和三维触觉传感器仿真的模型、计算机内部表示、一般方法和简化方法（扫描－搜索－填充法）．简化方法利用了物体的区域连贯性，吸收了数控插补的思想，效率较高。仿真生成的触觉图像可用于校验各种触觉图像处理及判断算法的正确性、可靠性和效率。     

时域多分辨率法在探地雷达三维正演模拟中的应用

应用小波伽略金方法,对Maxwell的2个旋度方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件。在此基础上,开发探地雷达MRTD法正演模拟程序。所开发的对三维立方体小空洞体模型进行正演模拟。研究结果表明:采用该程序极大地提高了运算速度,改善了三维探地雷达正演方法;相应的正演合成三维剖视图及切片图指示了立方体小空洞体的雷达波空间的三维响应特征;模拟结果表明,采用时域多分辨率法可提高探地雷达探测的可靠性、准确度。     

多参数耦合的射流过程不稳定性数学模型

基于线性不稳定性理论,针对可压缩无黏气体介质中的可压缩黏性液体圆柱形射流过程的不稳定性,建立了多参数耦合数学模型,得到了具有普遍形式的射流扰动控制方程的分析解以及描述射流自由表面三维扰动发展的色散关系,最后给出了色散关系的数值求解方法。     

基于PFC2D不同细观参数对生态混凝土宏观破坏分析

采用PFC2D离散元软件通过内嵌的Fish语言创建了不规则骨料,通过建立的生态混凝土数值模型利用控制变量法从不同细观力学参数对其双轴压缩破坏的影响进行了分析。研究结果表明:平均强度和标准差主要影响混凝土材料的不均匀性,不均质度越高,强度越低,裂纹空间分布越分散;摩擦系数主要影响应力应变曲线的形状和材料强度,摩擦系数越大,颗粒之间的咬合力越大,曲线下降段的残余强度也就越大;刚度比值和接触模量的增大均会造成颗粒之间形成刚性接触,平行黏接的作用会被削弱导致高抗拉应力和更多的张拉裂纹,最终宏观表现为张拉破坏。对混凝土数值模型的力学细观参数进行探究能够更好地对其进行参数的选择,为以后建立数值模型提供参考依据。     

3G蜂窝移动通信系统功率控制技术的改进及算法

功率控制技术是3G的核心技术之一。针对常用功率控制技术无具体的实现方法及无具体的SIRo的测量算法等不足，给出了一个改进的实际功率控制方案——反向闭环功控方案及其基于SIR测量的功率控制算法。     

高速排水型船的运动性能预报

给出一种基于高速细长体理论的预报高速排水型船在波浪上运动性能的数值方法。在高速细长体理论的定解条件中 ,自由面条件是三维的 ,而控制方程和物面条件则是二维的。采用时域自由面 Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程 ,进而求解水动力系数和船舶运动方程。对NPL 系列单体船型的运动性能作了理论预报 ,并与实验结果和用切片法的理论预报结果作了比较。结果表明 ,高速细长体理论的预报结果与试验结果更为接近 ,而切片理论由于受到纯二维假定的限制 ,在高航速情况下 ,预报精度较差。     

基于反馈系统和响应系统的混沌同步

研究了基于反馈系统和响应系统的混沌同步的方法.针对电子线路中的反馈系统和响应系统的控制理论,实现一种具有混沌和超混沌特性的离散系统以及实现反馈信号和响应信号的混沌控制和同步.理论分析和数值仿真表明了所用方法的有效性和实用性.     

基于光学相干层析图像的眼底黄斑部三维重建

基于眼底黄斑部光学相干层析(OCT)图像提出一套建立视网膜局部三维模型的方法,并为实现三维OCT临床诊断技术进行前期探索.本文以梯度结合数学形态学的方法分割图像,采用基于互信息的配准算法进行图像配准,并设计了一种改进的线性插值算法进行片层间插值,最后用体绘制方式重建出眼底黄斑部三维模型.基于上述方法在PC机上成功构建出视网膜黄斑部三维模型.该模型外观平滑,较为精确,为临床应用奠定了基础.     

动能弹对混凝土靶板侵彻三维数值模拟

根据描述材料特性的经验公式和流体力学的基本理论，对控制方程组在欧拉网格上进行离散差分求解，建立三维数值模拟模型，给出一种基于Youngs技术的三维界面处理方法，并对动能杆侵彻混凝土靶板进行了数值模拟，分析了数值模拟结果，得出模拟结果与工程中的现象基本吻合的结论。     

海水入侵三维含水层渗透系数的BP网络逆反分析

为研究复杂地质体海水入侵渗透系数的不确定性,将非线性动力学神经网络用于海水入侵的三维含水层参数的逆反分析,建立了基于监测水头值的海水入侵渗透系数直接识别方法.采用正交设计试验方法进行三维数值试验产生代表性的样本数据,通过误差逆传播学习算法建立多层的神经网络模型,表示观测水头和渗透系数隐式的复杂非线性映射关系,通过观测水头信息直接预测含水层渗透系数.该方法可利用现有的海水入侵三维有限元模拟程序.算例表明该法具有良好的分析精度,可满足工程要求.     

利用OpenGL实现三维物体形状检测可视化

针对三维物体形状检测数据,提出一种简单、可行的基于轮廓线的曲面重构算法,并在C Builder 6.0开发平台上,利用OpenGL(open graphic library)编程,实现了三维物体形状检测的快速可视化.