非球头刀数控加工无干涉刀位的计算方法

针对非球头刀五轴数控加工复杂曲面的干涉问题。提出了一种无干涉刀位自动生成算法，主要涉及干涉检测和干涉避免两个方面．该方法基于曲线到曲面最短距离算法进行干涉检测，计算刀轴和邻近曲面的最短距离，求取最大干涉量；根据最大干涉量进行刀位调整得到无干涉刀位．该方法的有效性已通过叶轮的加工得以证实．     

自由曲面加工全局干涉检验与刀位修正

针对自由曲面加工过程中的全局干涉问题,提出了一种基于自适应模拟退火遗传算法(SAGA)的快速全局干涉检验方法,将全局干涉检验转化为自由曲面上点到刀具轴线段的最短距离的寻优问题,获得了曲面上点到刀轴最短距离的直接求解方法,并基于矢量方法对干涉刀位进行了修正。设计了一种新的非线性自适应度函数,避免算法过早收敛于局部最优值。算法融合了自适应的交叉、变异算子以及模拟退火思想,经Schaffer函数测试其收敛概率约为99%。应用算例分析表明:自适应SAGA在全局干涉检验时计算量约为离散法的1/4,且避免了极值方法求解不收敛的问题,能直接计算出干涉点位置及干涉量,为全局干涉检验和刀位修正提供了科学依据。     

一种开阔自由凹曲面五坐标加工多点刀位算法

为了采用圆环面刀具加工开阔自由凹曲面,提出了一种简单快速的五坐标多点刀位算法.通过构造等距面,圆环面刀具的圆环面与理想曲面的相对关系可以等效为刀具环心圆曲线与等距面的相对关系.在等距面上构造偏置距离等于最大允许残余高度的新等距面,建立在新等距面一点处由法矢量和最小、最大主曲率方向矢量确定的局部坐标系,通过坐标变换得到空间坐标系下刀具环心圆曲线的参数方程.利用改进的求曲线曲面最小距离算法,得到不同刀位下刀具与新等距面的干涉量,当干涉量满足精度要求时停止调整刀轴,可以得到最优刀位.算例显示,新多点刀位算法不仅可以产生大的有效切削宽度,而且比以往的多点刀位算法具有更高的计算效率.     

数控加工干涉检验的新算法

提出一种干涉检验的新算法--点到曲面距离法.通过计算刀盘上刀尖轨迹圆上的任一点到理论曲面的距离来检验刀具与被加工曲面是否存在干涉且计算出干涉量的值,大大提高了计算效率.     

一种高效的自由曲面求交算法

针对目前常用的Ｂｅｚｉｅｒ曲面分割法求交难同时满足高精度和高速度要求的问题，提出了一种快速跟踪求交的算法。着重论述卫确定跟踪起点的方法，并对所求交线的完备性作了充分的考虑。算法利用一曲面参数曲线和另一面的快速求交算法，找到两曲面交线上的某一点，解决了确定跟踪起点的问题，兼顾了快速和高精度两方面的要求；同时，利用求曲面间的极值距离获取控制网格间小交线上的跟踪起点，再用跟踪法求得小交线，从而保证了小交     

多轴机床加工自由曲面的干涉避免与刀轴优化

针对平底刀加工复杂自由曲面，从刀具与曲面的干涉特征分析入手，提出了“无刀底干涉→无曲率、刀杆干涉”的刀具干涉避免策略，并阐述了相应的刀轴矢量调整方法．实例分析表明，算法的应用不仅能快速、有效地解决平底刀加工自由曲面的干涉问题，而且也能促进自由曲面加工效率的进一步提高．     

基于改进的粒子群算法求NURBS曲面间的最小距离

运用粒子群算法求解距离的方法,给出了任意两个NURBS曲面间的最短距离计算算法.为检验方法的可行性,先用特殊的NURBS曲面给出了验证,然后用该方法对一般的非特殊的两NURBS曲面间的距离进行求解.     

基于圆弧逼近的笔式加工区域快速搜索算法

针对传统自由曲面笔式加工过程计算量大、加工效率低等问题,提出了一种圆弧逼近自由曲面的笔式加工区域搜索算法.首先利用改进的四叉树算法将自由曲面进行面片分割;然后利用圆弧逼近曲面近似计算曲率半径,快速搜索出曲面局部干涉的大体位置,减少了计算量,提高了搜索效率;最后通过二叉树法精确搜索笔式加工区域的边界点,形成笔式加工区域....     

用端铣刀数控加工自由曲面的刀具干涉检测

针对用端铣刀在自由曲面上进行3轴数控加工，提出了一种系统的刀具干涉检测方法．加工自由曲面时，刀具干涉可能出现在包括刀具驱动面在内的刀具周围任何区域．提出用检测线代替检测面来寻找加工自由曲面时可能出现刀具干涉的方法，可极大地加快检测过程，改善加工精度和可靠性，而且有利于产品的几何设计和指导影响加工效率的刀具选择．研究表明，所提的方法和算法合理有效．     

组合曲面加工刀具轨迹生成算法

提出一种组合曲面加工无干涉刀具轨迹的生成算法。组合曲面是一组在拓扑上互不相关的曲面元素集合。组合曲面加工中存在2种干涉：一种是曲面元素自身的干涉;另一种是曲面元素间的干涉。算法对这2种干涉统一处理,首先将组合曲面三角化,形成多面体模型;然后由三角形多面体模型生成刀具轨迹。基于交线的三角化过程和干涉区域的缩小判断,使得算法稳定、快速。最后给出其应用实例。     

自由曲面多目视觉检测技术

针对双目视觉检测系统在测量中存在的问题，提出了基于三目视觉的检测方法，研制开发了一种与坐标测量机相结合，能够进行强反射自由曲面测量的基于主动视觉的线结构光三目视觉测头。文中阐述了测头的工作原理和几何结构，介绍了三目视觉的立体匹配算法。该方法从理论上解决了双目视觉中存在的误匹配现象，提高了自由曲面的测量精度。     

自由曲面轮廓自适应对齐

在汽车模具型面误差分析中，以最小二乘法建立优化模型，引入优化理论算法对被测曲面轮廓进行误差分析．该方法的优点在于在误差分析过程中经过多次循环迭代能自动实现被测实物与理论CAD模型之间的自适应调整直到满足精度要求．     

基于蒙皮法的NURBS自由曲面设计

给出了用Ｎｕｒｂｓ截面曲线构造自由曲面的蒙皮法，重点研究了用一条脊线和一线截面线来构造工程上常用自由曲面的Ｎｕｒｂｓ曲面蒙皮法，该方法适合于平面脊线同时有多条截面线的自由曲面生成。     

自由曲面数字化的自适应规划

针对数学模型已知的自由曲面,依据质心定理推导出基于形状的采样算法,提出在给定采样精度下的自适应采样方法;针对数学模型未知的自由曲面,引入平面数字化曲线有界性概念,建立测量参数与采样步长的内在联系,提出了基于曲率和曲面切线斜率的自适应规划方法．计算机仿真结果表明,所提出的规划方法可显著提高数字化采样效率．     

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.     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

利用数码相机实现复杂形体的3D曲面建模

快速实现复杂形体 3D建模有着广泛的应用背景 ,寻求简便之法成为一项紧迫的任务 .本文提出、实现了一种便捷的 3D曲面建模方法 :首先在形体表面绘制网格曲线 ,由数码相机摄像 ,经过图象处理、网格匹配及相机标定等步骤 ,最终重构出表面的曲面模型 .文中以人物头像为建模实例 ,验证了所提出的方法 ,初步效果尚令人满意     

自由曲面前照灯近光配光的防眩目研究

从驾驶员心理学和生理学角度探讨了汽车夜间会车时眩目的机理．由于传统的前照灯配光设计停留在二维的层面上,设计周期长,且配光效果差,很难达到防眩目的要求．本文通过Reflector CAD软件反求出了符合ECE法规配光要求的自由曲面前照灯反射镜的三维模型,该模型可以直接用于数控程序的编制,减小了前照灯的设计成本和设计周期,利用TracePro软件对模型进行近光配光的仿真实验,通过光线追踪的方法避免了实际配光实验时调整反射镜配光所需的反复制造过程,同时又保证了前照灯防眩目的效果。     

自由变形技术在有限元网格重用中的应用

在现有自由变形技术的基础上,提出了基于三变量B样条空间的局部变形方法和对变形晶格顶点的控制方法,以及几何特征-变形晶格顶点-有限元网格节点的3层控制架构,克服了现有自由变形技术不能维持2次几何特征的缺点,实现了有限元网格模型中几何特征的参数化和有限元网格的重用;当几何模型的设计变量变化时,能够直接修改初始网格模型,节省了重复划分网格的工作量;同时,以复杂零件斜齿轮轴为例进行有限元网格模型几何特征参数的构建,更改部分关键尺寸,并校验了所生成的网格模型.结果表明,由所建模型变形后所得网格质量符合要求,从而验证了所提出的有限元网格重用方法的有效性与实用性.