碳纤维3D打印的全局连续费马螺旋路径规划算法

连续碳纤维复合材料3D打印对于纤维分布的方向性和打印路径的连续性均提出了需求。对于各向同性的三维模型,传统路径规划采用层间变向扫描式或螺旋偏置路径规划算法,对于变向扫描路径规划算法是通过使用若干层单向纤维路径通过不同层扫描方向的改变来拟合整体纤维取向分布,其各层的实质依然是单向性的;螺旋偏置路径规划算法则难以针对不同子区域填充路径实现连续。针对这一问题,提出面向碳纤维3D打印的全局连续费马螺旋路径规划算法。基于偏置填充路径规划算法,保证层内纤维取向合理分布;通过偏置环数据预处理,保证路径规划点信息的正确性;通过偏置环关系的判断与旋入旋出点的计算构建全局连续性路径;通过规划文件的空间优化,减少打印路径点避免喷头的反复起停,生成用于连续碳纤维3D打印的Gcode文件。通过不同模型路径规划算法仿真对比和打印实验,验证了该算法的有效性。

低成本高质量光学旋涡生成方法:渐变宽度费马螺旋狭缝

旋涡光束携带轨道角动量,因其具有这一额外的调控自由度,在许多光学领域具有重要的应用价值.因此,如何产生低成本、高质量的旋涡光束成为研究者普遍感兴趣的问题.最近的一项研究结合传统费马螺旋狭缝和波叠加原理,提出了一种宽度渐变的新型费马螺旋狭缝结构,用激光打印机将该结构打印在透明纸上,即可获得高质量的旋涡光束.

地下大型交通枢纽“费马螺旋”异形吊顶施工技术

随着城市轨道交通枢纽的高质量发展建设,对建设品质要求越来越高,空间上呈现多样化。以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为例,城轨区站厅层天花方案引入了“费马螺旋”数学原理,通过控制费马螺旋线曲率,多次加密,形成复杂异形吊顶,具有体系复杂,拼装定位难度大,精准度要求高,顺滑度控制困难等难点。为解决施工众多的难点,基于建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)平台,应用BIM技术,对方案模拟、优化、样板打造,实现体系优化,构件模块化和标准化,装配式施工,提升施工效率和施工质量。

面向高温合金晶粒结构的螺旋可视化评价方法

在高温合金晶粒结构的评价过程中,多采用以晶粒尺寸或晶粒度为主的单一特征,无法获得准确、直观的评价结果。针对这一问题,提出一种面向高温合金晶粒结构可靠性的螺旋可视化评价方法。同时考虑晶粒尺寸、长短轴比、圆度等多个晶粒结构特征,并通过类圆映射将多个特征降维映射至二维圆内空间。以最小化映射点与螺旋线之间的距离为目标函数,使用樽海鞘群优化算法求解螺旋线与类圆映射的待定系数,进而构建费马螺旋可靠性评价模型。螺旋可视化方法可以通过映射点与螺旋线之间的距离对晶粒结构的可靠性进行评价。以镍基高温合金GH4169为评价对象,结果证明:螺旋可视化评价方法能够直观地表征晶粒结构的可靠性,映射点与螺旋线的距离与可靠性成反比,即距离越小,可靠性越高。

螺旋结构相控聚焦超声换能器的研究进展

影响相控聚焦超声换能器声场特性的因素很多,其中重要的一项是阵元的排布方式。目前临床治疗用相控聚焦超声换能器的阵元排布主要使用非螺旋方式,这类排布方式在控制栅瓣水平和提高焦点能量方面很难两全。螺旋相控阵是近年发展起来的新相控阵排布方式,其在控制旁瓣水平的同时提高焦点的能量,具有比普通相控阵更多优点。该文着重研究了几种螺旋阵,并分析了其焦域特性,总结了其研究情况、应用领域和发展趋势。

无人水面航行器全局路径规划方法研究

针对无人水面航行器(unmanned surface vehicle,USV)的路径规划问题,提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)和费马螺旋曲线(Fermat’s spiral,FS)的全局路径规划算法。首先,采用PSO全局路径规划算法,搜索航路点序列并将其顺序连接,以获得可行、最短且绝对安全的折线路径。其次,利用FS曲率可从零变化且连续的特点,设计FS光顺折线路径策略,使得所规划路径的方位和曲率均为连续函数,进而可应用于精确的路径跟踪等运动控制中。考虑到USV的机动性能限制,在FS过渡曲线设计中加入了最小回转半径约束。仿真结果表明,本文所提方法能够生成一条满足USV自身机动性能限制,且方位和曲率均为连续函数的可行光滑路径,从而能够使得USV实现真正意义上的完全自主航行。