基于微粒群算法的叶片曲面形状误差评定

以涡轮机叶片型面的形状误差评定为例,利用NURBS曲线插值构造出截面设计曲线,提出一种四控制点法构造与测量点最近的NURBS截面设计曲线,建立了计算曲面形状误差的数学模型,并应用微粒群算法计算测量点到曲面的最短距离,实现了曲面形状误差的评定。通过与传统的BFGS和DFP优化方法的计算结果进行比较,表明该方法能快速准确地计算叶片曲面的形状误差。     

NURBS曲面造型与数控加工

以NURBS为数学模型,对曲面造型及加工系统进行了研究.在对各种算法分析、研究和改进的基础上,完成了一个集CAD/CAM于一体具有多种功能的曲面造型及加工系统,合理地将NURBS的主要核心配套技术和各种算法运用于NURBS造型系统中,通过交互方式成功实现了对多种曲线曲面(直线、圆弧、二次曲线、自由曲线、平面、二次曲面、旋转面、直纹面、雕塑曲面、截线面曲面、自由曲面、复杂组合曲面等)的造型生成.     

自由曲面超精密车削加工路径优化设计

加工路径优化设计是提高自由曲面超精密车削表面质量和形状精度的关键技术．采用NURBS插补模型进行自由曲面的描述,提出柱面坐标加工模型进行自由曲面超精密车削加工分析,借助矢量数学对刀位点进行刀具参数的优化补偿,并采用螺旋投影驱动方式实现加工路径的规划．对各种类型自由曲面进行加工实验,表面粗糙度达到5．16nm,路径优化设计后加工形状精度提高近10倍实验结果表明,提出的路径优化设计方法可以高效可靠地加工光学质量表面的自由曲面。     

基于NURBS曲面曲率分析的钣金件自由特征识别技术

提出并实现了一种面向钣金件自由曲面模型的形状特征识别技术.算法由曲面区域分割、领域独立凸凹特征的搜寻和面向钣金成形的形状特征识别3个步骤构成.输入几何模型数据是基于IGES格式的CAD模型,其中曲面是以NURBS形式表示的裁剪曲面.利用NURBS符号运算分析曲面的曲率特性,并将其分割成各种曲率域.通过基于规则的方法,将符合特定几何及拓扑关系且具有高层工程意义的连续曲率域集合识别为对应的形状特征.最后,通过2个实例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于点云数据的自由曲面加工误差评定

针对自由曲面加工误差检测困难的问题,提出了一种自由曲面加工误差评定方法。该方法以高精度蓝光扫描仪获取到的点云作为实测数据,以自由曲面的立体印刷模型作为理论模型。首先设置动态偏差阈值去除点云的远距离噪声,利用基于曲面变化度的局部离群系数方法去除点云的近距离噪声;然后采用最近点迭代算法分离点云位置误差的旋转量,以自适应粒子群算法依据最小区域原则分离位置误差的平移量;最后对点云进行基准变换后,计算点云与模型之间的偏差。实验结果表明,相对于最近点迭代算法,所提方法计算的位置误差向量均方根误差减小了66%,轮廓度减小了18%。提出方法的位置误差分离精度更高,轮廓度误差评定更准确,适用于扫描点云对自由曲面的加工误差评价,可以有效判断出超差区域。     

自由曲面自适应投影法精加工刀轨生成

提出并实现了适合于组合自由曲面整体加工的一种刀轨生成算法,该处蒙混过关针加工曲面离散成三角化模型,在三角化模型中直接生成无干涉刀位轨迹,刀轨生成与刀轨干涉处理统一在一个算法中,根据曲面的形状规划刀轨,使刀轨的行距能够随曲面的倾斜程度而调整,有效地解决了组曲面加工编程中曲面之间存在断开,裂缝,局部搭接现象,提高了加工效率和精度。     

基于IGES的自由曲面误差评定的研究

分析了IGES文件格式及B样条曲面的数据记录格式，从CAD模型中提取了曲面信息，探讨了自由曲面的轮廓度误差评定方法，采用共轭梯度法优化了测量点至曲面误差的计算，并以汽车的加油小门为例，验证了系统的可行性，提高了计算效率。     

插补方式对自由曲面精加工质量的影响

各种复杂的自由型曲线和曲面被广泛应用在矿山设备、汽车、航空航天等多个领域,自由曲面一般采用数控方式进行加工。针对曲面数控精加工表面质量不易满足要求的问题,文中对比研究了不同的插补方式对自由曲面表面加工质量的影响。应用3次NURBS曲线反求的方法,对一组已知的离散型值点进行拟合,计算出该拟合曲线的节点矢量和控制顶点,并在MATLAB中生成相应的NURBS曲线;按照FANUC数控系统的格式要求编写直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补3种不同插补方式的数控加工程序;调用3种不同的数控加工程序在数控机床上对经过预处理的工件进行精加工,然后使用表面粗糙度仪对精加工完成的曲面轮廓进行测量,获得相应的粗糙度值。对比分析直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补等3种不同插补方式刀具路径实际加工完成的曲面轮廓粗糙度值,结果表明NURBS插补刀具路径可以明显改善曲面精加工轮廓的光顺性,改善表面加工质量。NURBS插补能够适应数控高速加工的要求,很好地满足自由曲面高速高性能数控加工的需求。     

CAD/CAM对模具高速加工的影响

介绍了CAD／CAM技术、高速加工的概念、模具高速加工及优势，重点分析了CAD／CAM对模具高速加工的影响。指出供模具高速加工使用的CAD模型必须能精确地表达出要加工的模型形状，模型精度必须大于加工公差，在可能的情况下，应将不需要进行高速加工的模型特征从模型中去除；正确选择高速加工刀具路径、提高CAM操作者和机床操作人员的编程能力、仔细安排加工顺序对获得良好高速加工结果至关重要。     

曲面的NURBS插值问题

对于给定的曲面型值点及边界条件 ,本文利用二次NURBS曲面的矩阵表达式 ,给出一个反求二次NURBS曲面控制顶点的算法。     

基于遗传算法的复杂平面曲线轮廓度误差评定

针对不规则曲线轮廓度误差评定中存在的问题,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)插值与遗传算法相结合的复杂曲线轮廓度评定方法,对离散数据点表示的理论轮廓进行3次NURBS插值反算控制点,建立了理论轮廓曲线的数学模型;采用实数编码的遗传算法求解测量点与理论轮廓曲线位置偏差,消除了由于位置偏差引起的轮廓度评定的不精确问题;阐述了测量点到理论轮廓最短距离的求解算法和步骤。实验结果表明该方法能够快速获得较好的误差评定结果。     

Approximation of NURBS Curves and Surfaces Using Adaptive Equidistant Parameterizations

Introduction Curves and surfaces can be represented using coefficients and a set of basis functions[1]. In the following, only curves are considered, but all statements apply equally to surfaces. Different representations use different sets of basis functions. These basis functions can be, for example, polynomials for polynomial curves, Bernstein-polynomials for Bézier curves, or B-spline basis functions for B-spline curves. As long as the general representation is of the form: 0( ) ( )ni i…     

Approximation of NURBS Curves and Surfaces Using Adaptive Equidistant Parameterlzatlons

Non-uniform rational B-spline (NURBS) curves and surfaces are very important tools for modelling curves and surfaces. Several important details, such as the choice of the sample points, of the parameterization, and of the termination condition, are however not well described. These details have a great influence on the performance of the approximation algorithm, both in terms of quality as well as time and space usage. This paper described how to sample points, examining two standard parameterizations: equidistant and chordal. A new and local parameterization, namely an adaptive equidistant model, was proposed, which enhances the equidistant model, Localization can also be used to enhance the chordal parameterizatfon, For NURBS surfaces, one must choose which direction will be approximated first and must pay special attention to surfaces of degree 1 which have to be handled as a special case.     

三次B样条反求控制点

反求工程作为复杂工业产品设计与制造的重要技术手段之一,深受CAD/CAM领域的广泛重视,特别是自由曲面重构技术作为复杂曲面产品反求工程中的＂瓶颈＂问题,是今后一个时期的研究热点.反求工程中最为关键的技术就是曲面重构技术.目前主要有两大重构方法：NURBS曲面重构和三角Bezier曲面重构.本文围绕NURBS曲面重构展开研究,提出一种反算三次B样条曲线、曲面控制顶点的简便算法.该算法适用于准均匀和非均匀B样条曲线、曲面的反算.算法采用非节点边界条件,不需要由用户提供,从而使反算过程得以简化.     

自由曲线轮廓度误差评定及其可视化

针对曲线轮廓度误差评定存在的问题,提出对设计点插值反算出轮廓的三次非均匀有理B样条(NURBS)理想曲线的方法,建立自由曲线轮廓度误差计算的数学模型.应用微粒群优化算法(Particle SwarmOptimization,PSO)计算测量点到理想曲线的最短距离,准确评定曲线轮廓度的误差.采用Matlab软件实现自由曲线轮廓度误差评定的可视化,使得被测量的几何特征更加直观.实验结果表明,所用方法计算速度快、所得结果精度高.     

一种针对非均匀有理B样条曲面的碰撞检测算法

提出了一种针对非均匀有理B样条（NURBS）曲面的碰撞检测算法，它将节点反插技术引入到NURBS曲面细分中，通过控制点间距离测试进行精确碰撞检测．该算法首先插入几何意义较为清楚的控制顶点，反算出要插入的节点，再采用节点插入技术将曲面细分，然后为逐步细分的曲面控制点建立固定方向凸包（FDH）包围盒，以尽早排除不可能碰撞的情况．在到达一定细分层次后，进行曲面之间的距离测试，若距离小于某一阈值，则认为发生碰撞．通过虚拟环境中蝴蝶与玉米叶的碰撞实验表明，所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的物体碰撞检测，在细分层次为5，阈值为0．0006时，可以使本例碰撞检测具有良好的精确性和实时性。     

逆向工程中NURBS曲面重构技术研究

该文提出一种利用数据点特征的非均匀有理B样条(NURBS)曲面重构方法。针对三坐标测量机测得数据点的特点，自动建立散乱点的拓扑信息，简化繁琐的数据前期处理工作。在曲面重构方法上，采用NURBS曲面插值方法，针对数据点的分布不均匀性，通过累积弦长法构造非均匀节点矢量，保证曲面的插值精度。B样条求值的快速算法，利用，临时多项式替代递归调用，能提高运算效率。     

非均匀有理B样条曲面G~2光滑拼接算法

非均匀有理B样条 (NURBS)曲线、曲面造型方法 ,是当前CAD/CAM领域研究热点之一 .对NURBS而言 ,虽然具有参数连续性 ,但为了实用需要 ,仍需要构造具有一定光滑程度的合成曲面 ,满足局部设计和修改的目的 .给出了实用的具有三次公共边界曲线的NURBS曲面片G2 光滑拼接条件 ,得到了相应控制顶点、权系数的具体算法 .     

NURBS曲面G2光滑拼接算法

非均匀有理B样条(NURBS)曲线、曲面的造型方法,是当前CAD/CAM领域中研究的热点之一.对NURBS而言,虽然具有参数连续性,但为了实用,仍需要构造具有一定光滑程度的合成曲面,以满足局部设计和修改的需要.本文给出了实用的具有三次公共边界曲线的NURBS曲面片G2光滑拼接条件,得到了不移动控制顶点,不修改权系数的具体算法,而构造的三次公共边界曲线是一个显式参数方程,在工程设计中易于实现.     

双三次NURBS曲面生成与分解

推导出了一套便于微机实现的双三次ＮＵＲＢＳ（非均匀有理Ｂ样条）曲面的生成算法，在此基础上，提出了由一张ＮＵＲＢＳ曲面分解成多张ＮＵＲＢＳ子曲面的方法，并使得对整张曲面的造型修改可通过对各子曲面的造型修改来实现．解决了因内存资源有限而难以在微机上进行大曲面或复杂曲面（多控制顶点）的动态造型设计这一难题．