基于改进AKIMA算法的等高线山顶点提取

山顶点是重要的地形特征点之一,其自动提取是数字地形分析的重要内容之一。研究从等高线数据中提取山顶点的角度出发,采用AKIMA算法的改进方法——三点求导分段三次多项式插值方法,将其应用于等高线山顶点提取及其高程插值,并分别以等高线数据和DEM数据作为源数据进行山顶点提取实验。研究结果表明:与邻域分析方法相比,本方法具有更高的算法效率的同时还能保证更高的正确率,且提取的山顶点高程精度符合要求。

Akima算法及最小二乘法在动态称重系统中的应用

装载机动态称重装置是依据对现有装载机数学模型的分析及装载机油压和重量在特定区间具有线性对应关系的特点来完成的.硬件电路选用ARM处理器,AD7730高精度的A\D转换芯片;软件上使用Akima插值算法及最小二乘曲线拟合方法实现了对实测数据的滤波、插值计算、数据平移补偿等功能,通过实验验证该装置满足装载机动态称重系统的控制要求.

基于弧长参数的Akima刀位轨迹拟合算法研究

在数控加工中,通常用小线段表达刀位轨迹,往往会导致刀位点庞大且轨迹不平滑。基于Akima曲线具有光顺连接且端点连接处保证G1以上连续等特点,将刀位点拟合成Akima样条曲线,提出了基于弧长参数的保凸Akima拟合刀位轨迹算法。该算法分为刀位点搜索和拟合两个阶段:首先利用拟合刀位轨迹的误差测试(双弦误差测试和弦切误差测试)约束,获得该段的首末刀位点;然后在该段内根据首末刀位点计算切线矢量,用弧长信息对刀位点参数化,生成一段Akima样条。利用UG软件生成了内含75个刀位点的鞋底模型,通过MATLAB编程和仿真实验,设置不同测试阈值,对比了弧长参数化Akima曲线与节点参数化Akima曲线、NURBS曲线之间的拟合效果,验证了算法的有效性。

Akima刀位轨迹的递推式拟合算法研究

在数控加工中,通常用小线段表达刀位轨迹,会导致刀位点庞大且轨迹不平滑。基于Akima曲线具有光顺连接且端点连接处保证G1以上连续,将刀位点拟合成Akima样条曲线,提出了Akima刀位轨迹的递推式拟合算法。该算法可概述为:在刀位点数大于三个的前提下拟合首段Akima样条曲线,保留并延用段末刀位点的切线矢量以保证拟合曲线的凸凹性,然后以该段段末点为下一段的起点,在相邻刀位点间利用弧长参数化计算下一个刀位点的切线矢量,进而生成一段Akima样条。同样延用该段段末刀位点的切线矢量并作为下一段的起点,在相邻刀位点间以递推式拟合生成Akima样条曲线,以此循环至终点。利用UG软件生成了内含388个刀位点的文字模型,通过Matlab编程和仿真实验,以拟合曲线总弧长为评价参数,验证了算法的有效性。

Akima曲线插补中的空间曲线多项式生成方法研究

基于Akima算法计算简便、生成曲线唯一且平滑自然的优点,将其应用于数控机床的曲线插补。通过参数化方法获取参数,再应用Akima算法建立参数与坐标数据的多项式,完成对该插补算法的空间曲线描述。针对参数化方法的选取,通过Matlab仿真实验,比较了累加弦长参数化方法和修正弦长参数化方法对生成Akima曲线的影响,仿真实验结果表明,修正弦长参数化方法相比于累加弦长参数化方法总体上更接近理想曲线,且误差波动小。

基于视觉引导的直角坐标机器人轨迹规划研究

针对机器人在笛卡尔平面坐标系下的轨迹规划问题,提出一种基于视觉引导的轨迹规划算法。通过双弦与弦切误差约束条件筛选视觉获取的轨迹离散点,以修正弦长的弧长参数化Akima曲线拟合运动轨迹方程,基于改进的5段式S型速度规划实现任意给定轨迹的插补算法轨迹规划。在自主设计的直角坐标型机器人平台进行实验验证,结果表明:基于视觉引导的弧长参数化Akima轨迹曲线拟合程度高,误差波动小;改进的5段式S型速度规划,满足路径长度与运动速度约束条件,能够自动调整加加速度以缩短运动时间;验证了视觉引导轨迹规划算法的可行性,有效提高了轨迹质量。

全井眼地层微成像仪测井图像失真的恢复技术

基于全井眼地层微成像仪(FMI)的仪器结构和测量原理,对井下仪器的运动状态进行分析,推导出描述仪器运动状态的微分方程,在此基础上对仪器的遇卡—解卡事件进行识别,然后利用卡尔曼滤波方法对井下仪器的运动状态作出最佳估计,得到原始采样数据的真实深度,最后利用Akima插值算法对极板数据进行重采样并生成成像图像。结果表明:经过校正后生成的FMI图像有效地消除了由于井下仪器的非匀速运动引起的拉伸、压缩、扭曲等图像失真现象,恢复了地层的原貌。该技术不仅适用于FMI成像测井,同样适用于其他进行了加速度测量的成像测井,具有推广应用价值。

面向逆向工程的二维轮廓曲线重构方法研究

针对逆向工程中零件二维轮廓曲线的重构问题,在考虑异常数据及各项测量误差的基础上,提出了基于局部加权回归散点平滑(Locally Weighted Scatterplot Smoothing,LOWESS)法和移动平均平滑(Moving Average Smoothing,MAS)法的联合光顺策略。利用Akima插值算法对离散修复数据进行了拟合。以某汽车轮毂轮廓曲线修复为应用实例,运用基于稀疏模型的评判准则对重构轮廓曲线的光顺性进行了定量分析,不仅保证了曲线的重构精度,而且提高了其光顺性。研究结果表明所采用的曲线在线重构方法具有实用性与有效性。