基于Babylon.js的n阶Bézier曲线轨迹设计

【目的】为在Babylon.js环境下实现三维物体任意运动轨迹的生成,给出一种三维物体n阶Bézier曲线运动轨迹的设计方法。【方法】首先根据Bézier曲线的原理设计一种循环递归的插值计算方法,对任意中间控制点数的Bézier曲线路径都可快速绘制;然后对比二阶、三阶及六阶Bézier函数的实际绘制效果;最后在Babylon.js的官方训练场中对物体其他阶次Bézier曲线轨迹进行绘制和运动仿真,并对轨迹形状进行可视化交互设计与调整。【结果】试验中本文方法与传统方法的曲线轨迹重合,表明本文算法实现了n阶Bézier曲线轨迹的绘制;小球能绕所设计轨迹运动验证了本文方法在物体轨迹设计上的有效性;轨迹调整前后对比结果验证了本文方法可视化交互设计的可行性。【结论】本文方法能有效快速实现虚拟环境中的三维物体复杂运动路径的设计与生成,从而为采用Bézier曲线来规划网页端三维物体的运动轨迹提供了一种新方法。     

基于PZT机电耦合效应的工作平台调平方法

【目的】针对航空航天、工业机器人、生物医疗、光刻机等微机电领域的高精度要求,提出一种基于锆钛酸铅压电陶瓷的调平方法。【方法】首先,设计了由压电陶瓷驱动器、传感器等核心元件组成的调平机构,利用PZT(piezoelectric ceramics,压电陶瓷)的机电耦合效应对工作平台进行闭环调平;然后结合电场中的电介质逆压电效应理论,仿真分析了在工作平台不同位置附加载荷时驱动支腿产生的4种受力和形变情况;最后通过施加驱动电压产生微动位移来实现调平。【结果】当驱动电压在10～150 V时,本调平方法可将工作平台倾斜角减小到原来的37%。【结论】研究结果验证了本调平方法的可行性及理论计算和模拟仿真的统一性,可为功能材料在调平领域的应用提供参考依据。