叶片前后缘识别及百叶轮抛磨工艺研究

针对叶片前后缘厚度小、曲率变化急剧的结构难点,利用最小二乘法对叶片截面前后缘和部分叶身处的离散点进行椭圆拟合,通过设置平均距离、最大距离和斜率差三个误差约束条件来确定前后缘与叶盆叶背临界点,精确识别叶片前后缘;选取适合抛磨前后缘的弹性抛磨工具百叶轮,简化百叶轮抛磨模型,从单颗磨粒抛磨出发,探究抛磨过程中百叶轮压缩量与抛磨力的关系,并基于Hertz接触理论和改进的等弦高误差法确定步长行距。最后通过机器人夹持叶片、百叶轮抛磨的方式进行横抛、纵抛实验。两种抛磨方式横抛后表面粗糙度均小于0.4μm,轮廓度误差小于0.08 mm,均能满足叶片的尺寸精度和表面质量要求。

数显型高压电缆转弯半径测量仪的研制及应用

提出一种新型的电缆转弯半径测量装置,该装置以“弦高法”为数学原理,通过简单的计算即可快速得出所测弯曲电缆段的电缆转弯半径,解决了实际电缆转弯半径测量难的问题。对加快运行电缆转弯半径资料库的建立和保障电缆安全可靠运行有着重要意义。

面向地形匹配的多波束测深数据抽稀方法研究

基于多波束测深的地形定位是水下潜器导航技术研究和发展的重点,多波束测深数据的高精度快速重采样是水下地形匹配定位的前提。传统的实时抽稀方法因对多波束测深数据模型的过分简化而效果欠佳。参考Douglas-Peucker算法和点云数据抽稀方法,采用角度-弦高联合准则对多波束每ping数据进行抽稀处理,参考导航地形图对抽稀后的多ping数据基于点云离散度进行二次抽稀处理,从而实现多波束测深数据的高精度快速抽稀处理。典型的数学仿真地形和实测多波束条带数据实验表明:文中提出的抽稀方法数据抽稀率仿真地形在85%以上,实测地形在90%以上,数据抽稀前后点云构成的曲面DEM误差在3%以内,并且算法实时性较好。

基于曲率弦高法的海量测量数据精简

针对视觉测量的点云数据过大而不利于计算和重构的问题，在分析视觉测量点云数据特征的基础上，将曲率原则和弦高法相结合，提出基于曲率弦高法的海量测量数据精简方法。该方法在考虑曲线曲率变化的基础上构建弦高函数，并通过迭代得到各测点变化的弦高值，再根据弦高法的数据精简原则确定需要保留的测量点。仿真实验表明，该方法在平均误差小于0．2mm时，精简率为89．8％，能够有效地对海量点云数据进行精简，并实现精简后测点按曲面曲率的合理分布。

基于弦高点和遗传算法的仿射配准

针对复杂场景中目标由于成像畸变、部分遮挡和局部缺失难于识别的难题,提出了一种新的特征点—弦高点,将其和遗传算法相结合用于图像的仿射配准.算法首先给出了弦高点的定义,并证明了其仿射不变性;然后,应用遗传算法搜索模型和目标轮廓上两对对应点,以弦高点作为第三对对应点,求解最优的仿射变换矩阵;最后,对遗传算法搜索的结果再进行线性搜索,提高配准的精度.本文利用LTS Hausdorf距离(Least trimmed square Hausdorf distance,LTS-HD)进行度量,能有效克服部分遮挡或局部缺失的影响.由于采用遗传算法,并只需搜索两对对应点,配准的速度得到提高.理论分析和实验结果均表明,该算法能有效地进行仿射配准,并能处理部分遮挡或局部缺失.

飞机图像的轮廓提取与多边形拟合研究

本文讨论在简单背景下,对飞机图像进行轮廓提取,以及在此基础上的多边形拟合技术。首先根据掏空内部点的准则和"探测准则",经过边界跟踪,得到只有一个像素宽度的飞机图像边界曲线。然后采用一种基于弦高度的多边形拟合算法,对得到的边界曲线进行拟合,从而得到了轮廓多边形。实验证明,该拟合算法去除了大量的冗余像素点,保留了重要的特征点,拟合效果令人满意,为进一步几何特征向量的提取奠定了基础。

轻量化罗茨泵无流量脉动无轴向力的耦合设计

为实现扭叶罗茨泵无脉动无轴向力及其轻量化所期望的更大容积利用率与更小内泄漏目的,提出了内共轭轮廓段采用半叶节圆弧的弦高线和叶顶径向等圆弧间隙结构的高形扭叶构造方法,并基于扭叶容积副与斜齿动力副间的无轴向力耦合关系,给出了二者的无轴向力耦合设计方法和实例分析。结果表明,扭叶转子副端面的平-凸共轭及其顶部等圆弧间隙的轮廓构造能有效抑制共轭泄漏和径向泄漏,实现1.6的更大形状系数和0.58的更大容积利用系数;转子两端面60°的扭叶错角能实现理论的无脉动性能;20°~25°的螺旋角能同时满足扭叶转子与标准斜齿轮等端面节圆半径的同轴要求且方法简单。研究为开发高质量泵提供了一定的理论基础。

小半圆直径的高精度测量方法及其应用

在对弓高弦长法进行深入研究的基础上,推导出当弓高或弦长在微小范围内变化时,小半圆直径(或半径)的测量方程是有关弓高变化量或弦长变化量的线性方程。该测量方程充分表明,弓高变化量或弦长变化量的放大系数是与角度有关的"灵敏系数",从而指明了提高测量精度的方向;并给出了灵敏系数是特殊值的几个测量点。用本方法测量小半圆的直径(或半径)时,无需计算装置和复杂的计算过程,所见即所得,快捷简便,测量精度高。

基于B样条曲线实时插补的研究及其误差分析

采用只具有直线、圆弧等简单解析曲线插补功能的CNC机床加工复杂或不规则的零件轮廓,需要采用离线插补的方法。这种方法加工效率低下、加工精度低、并且数控程序过大。因此就产生了应用最广泛的复杂曲线直接样条插补技术——B样条插补。基于此,重点研究已知型值点的B样条曲线实时插补算法。分析了B样条曲线实时插补的误差并给出两种弦高误差的计算方法,通过比较得出根据上一插补点处的曲率来计算弦高误差的方法是比较好的。另外研究了法向加速度的控制方法。

罗茨转子具有节弦高内共轭段的高能轮廓构造

为实现容积充分利用和更小内泄漏的罗茨泵轻量化目的,创新提出内共轭轮廓采用节弦高的普通型和高形型两类转子,并依据单一转子上各轮廓间的双对称几何关系,构建出创新转子的全共轭轮廓方程和容积利用系数式。结果表明:普通型创新转子比现有转子具有更大的容积利用系数,高形型将使之进一步最大化,3叶时分别提高了1.56%、13.21%,且转子加工相对简单;高形型的2~5个共轭点和平-凸共轭模式能使共轭泄漏最小化,径向等缝隙密封能使径向泄漏最小化等。得出高形型创新转子为一款具有更大容积利用和更小内泄漏的高能转子。

套管管端直线度测量方法探讨

对套管管端直线度测量方法进行了调查研究,认为目前测量套管管端直线度的直尺太重,测量方法不正确,实际测量结果是管端局部直线度,并非管端直线度。采用马鞍规测量管端直线度时,马鞍规支点位置的管体几何形状对测量精度有一定影响。通过对一批直连型套管接头偏心原因进行分析,认为套管接头偏心原因是管端弯曲所致,管端弯曲的原因是工厂管端直线度测量方法不正确,在加工螺纹接头之前未能发现管端弯曲。建议采用足够轻的直尺测量管端直线度,保证直尺至少有0.3m(1英尺)与管端弯曲范围以外的管子表面接触。

用弓高弦长法测量大直径和不完整圆直径时测量不确定度分析

弓高弦长测量法是大直径工件或不完整工件直径测量的常用方法。本文推导出可测弓高与待测直径之比和灵敏系数的关系,并通过测量不确定度的分析,提出了判定弓高弦长测量法使用范围的准则,同时提出了该方法用于弓高大于弦长的测量场合时优于直径的直接测量法的推论。

基于激光扫描点云的隧道断面提取方法

传统断面测量方法存在效率低、精度差等特点,为优化断面测量方法,提出利用地面激光点云提取断面的方法。其主要包括:中轴线拟合、点云分割、断面提取三步骤。在基于点云双向投影确定初始中轴线的基础上,运用弦高偏移算法,提取骨架特征拐点,对中轴线分段再次拟合,获取二次中轴线;点云分割是基于隧道中轴线进行的,对隧道的点云数据进行连续分割,对截取的断面进行椭圆拟合。实验表明,通过此方法快速提取中轴线上任意位置的断面。

火箭发动机喷管螺旋槽加工方法的研究

阐述了用四轴联动数控铣床在火箭发动机喷管外表面上加工螺旋槽（斜航线）的数学基础、原理和方法，并介绍了生成数控加工程序的自动编程软件的设计思想和方法．

基于三维激光扫描技术的原木三维图像重构

为实时健康监测森林资源的生长状况,以原木为试验样本,利用三维激光扫描技术(3D Laser Scanning Technology)对原木进行扫描,得到原木点云数据,共计1 016 990个数据点。经扫描直接得到的点云数据存在噪点且数据量过多,给重构原木三维模型增加了困难,因此需要对点云数据进行分割、去噪和精简。本研究应用K均值(K-means)聚类算法对点云数据进行数据分割;自组织映射(Self Organization Map,SOM)神经网络对点云数据进行数据去噪;弦高偏移算法(Chord Height Offset Algorithm)对点云数据进行数据精简;最后得到564 821个数据点,根据处理后的点云数据对原木三维模型进行重构。试验结果证明,得到的原木三维重构图像清晰且不失真,保留了表面的完整特征信息,进而对树木的生长状况进行评估,此方法也可应用在遥感卫星图像处理上。

基于点集贝塞尔曲线优化的激光振镜加工算法

为了解决激光振镜加工中由于数据点集过于密集导致激光在单点停滞时间过长引起激光烧蚀问题,将原始数据点集经过稀疏化、曲线点集分段、三角二分法贝塞尔曲线拟合数据处理,转换成由少量直线和曲线构成的实体,在激光路径输出时,根据输出放大倍数的大小及曲线曲率大小对曲线进行整体的适应性插补,从而解决因放大倍数不同引起的数据点过密或过疏的问题,并通过对前后数据以不同的标刻分辨率进行标刻。结果表明,在保证拟合后的加工误差不超过2μm下,解决了数据过密引起的激光烧蚀问题;在高放大倍数下也具有平滑的加工效果,具有更高的加工效率和质量。此研究为高密集数据激光加工提供了参考,在高质量激光加工领域如激光精密刻蚀有良好的应用前景。

橡皮筋模型中凸壳生成与简化方法研究

针对基于物理学的橡皮筋模拟紧凑布局中凸壳的生成和简化问题,提出一种弦比垂智能方法来有效解决特定布局条件下的图形生成与简化。文中针对待布局组件的凸壳特征进行区域分割,对需要简化或不需要简化的区域分类分析,在满足简化前后面积比值等约束的条件下,根据布局条件试取图形简化过程中的阈值级数等进行图形智能简化,获得简化后的凸壳模型。该方法可有效降低待布局组件的图形的复杂性,进而减少布局运动过程中的碰撞检测,缩短实现布局紧凑的时间。通过开发的模拟系统对4个组件在不同阈值级数下的生成与简化过程进行模拟,并将其方法应用在基于橡皮筋的钣金紧凑排样过程中,来验证方法的有效性。

RP系统中CAD模型三角网格化的精度控制研究

分析当前快速成形系统中CAD模型三角网格化后的误差成因及其对成形精度的影响,在STL文件转化过程中,提出通过对弦高进行优化以控制模型误差的方法,在保证CAD模型精度的同时,也提高了成形效率。

机器人回转体加工中的转台协调跟踪研究与实验

与数控加工不同,机器人可以通过扩展外部轴实现大尺寸、复杂产品的加工。研究转台协调跟踪机器人运动的方法,实现机器人对回转体的加工。首先,利用PowerMill软件产生加工刀轨迹,并对产生的刀轨迹进行线性插补。将插补后的空间点坐标进行后置处理并赋值给机器人,产生机器人的运动轨迹,而插补后的转角赋值给转台。然后,利用卡尔曼滤波器预测机器人相邻轨迹点的运动时间,并将该时间赋值给转台,实现转台协调跟踪机器人的运动。最后,依据相邻轨迹点的弦高,对轨迹点进行弦高插补,进一步提高转台的跟踪精度。实验结果表明,采用线性插补后,其转台平均转角误差在-0.121°~0.086°。弦高插补后,其径向轨迹误差由1 mm减少到0.1 mm。

基于改进弦高误差约束的机器人曲面磨削轨迹规划

针对机器人磨削自由曲面存在的轮廓精度低、粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种基于改进弦高误差约束的机器人曲面磨削轨迹规划方法.首先,在分析刀具与曲面局部接触状态的基础上,建立磨削行距计算模型;然后,对弦高误差约束法进行改进,推导考虑轨迹线曲率影响的进给步长计算模型,规划出曲面轮廓误差约束的磨削轨迹;最后,对一张自由曲面进行轨迹规划.结果表明,该方法可将弦高误差控制在给定范围内,提高磨削轨迹的曲率适应性和磨削后工件表面轮廓质量.