基于双NURBS曲线的叶轮叶片工业机器人GMAW增材制造

以双NURBS曲线获得的直纹面广泛存在于各行业复杂零件中,如何实现复杂直纹面的增材制造一直是增材制造领域中极为关心的问题。以双NURBS曲线描述叶片模型,进一步获得直纹面,采用优化工艺参数,以GMAW方法实现了叶轮叶片的增材制造,增材获得的叶片完整,成形良好,表明以GMAW工艺实现双NURBS曲线叶片增材制造是可行的。为叶片模型构建、复杂形状叶片的电弧增材制造提供了新方法,对复杂形状零件增材制造过程控制具有借鉴意义。

基于NURBS曲面的小麦叶片三维重建

针对小麦叶片三维可视化不易实现的问题,通过NURBS曲面算法对小麦叶片进行三维重建。实测小麦叶片长度、叶片宽度、茎叶夹角、叶鞘长度、叶鞘直径等具体数据,通过主脉控制点算法计算叶片和叶鞘的主脉控制点信息,根据叶片宽度、叶鞘直径等信息计算出全部控制点信息,在visual studio中使用OpenGL构建小麦叶片三维模型。本研究算法得出的小麦叶片模型与真实小麦叶片有较高的相似度,较好地体现了叶片的弯曲度,真实地反映了作物叶片的形态信息。基于NURBS曲面的三维重建控制灵活、使用方便、计算简单,在作物的三维建模方面有较好的应用和参考价值。

运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补

为满足工业机器人高精度复杂曲线运动的需求,本文提出运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补算法.首先,根据轨迹最大轮廓误差和机器人动力学特性对曲线分段.随后,提出优化回溯算法,使各子曲线段均可用S曲线加减速规划.之后,为保证机器人在进给速度极小值处不超速,将各加减速阶段运行时间调整为插补周期的整数倍,并对子曲线段衔接处速度平滑处理.最后,提出模型迭代寻优曲线插补,大大降低了速度波动率.仿真试验表明,该方法插补轨迹的各项指标均满足要求且最大速度波动率仅为0.000099%.真机试验也验证了该方法可有效减小轨迹误差.

NURBS体参数化模型的无支撑打印算法

处理大角度悬垂结构的打印问题是无支撑打印的主要挑战。针对NURBS(non-uniform rational B-spline)体参数化模型的多自由度无支撑三维打印技术,提出一种锥形切片算法。通过对模型的三维文件进行几何映射,利用水平切片算法对其进行切片,得到模型变形后的连续打印路径G-code;然后对得到的G-code进行逆映射,生成适用于六轴机械臂的多自由度连续打印路径。利用锥形切片算法规划打印路径,可以在无须支撑的情况下,依靠自支撑结构实现对悬空结构部分的打印。最后,通过仿真实验和对比实验,验证了锥形切片算法的准确性、可行性和有效性。锥形切片算法的引入为NURBS体参数化模型的无支撑三维打印提供了一种更加高效、经济和环保的解决方案。

基于改进NURBS和Delta并联机器人的食品分拣轨迹优化

[目的]降低Delta机器人在食品分拣轨迹中的运行时间和冲击,提高Delta机器人运行效率和稳定性。[方法]在分析食品分拣系统(应用Delta机器人)的基础上,提出了一种结合NURBS算法、麻雀搜索算法和蝴蝶优化算法的Delta机器人食品分拣轨迹优化方法。以运行时间和冲击最小化为目标对NURBS曲线规划的Delta机器人运行轨迹进行优化,结合麻雀搜索算法和蝴蝶优化算法求解模型,实现Delta机器人分拣轨迹优化。通过试验对Delta机器人分拣轨迹的运行时间和冲击进行分析。[结果]所提Delta机器人分拣轨迹优化方法可以兼顾运行时间和冲击,运行时间降低6.00%以上,运行冲击降低80.00%以上,系统的动态抓取成功率在99.00%以上,可满足食品分选要求。[结论]通过运行时间和冲击综合最优对NURBS曲线进行优化,可以有效提高Delta机器人食品分拣性能。

基于NURBS曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算

为了提高现有齿轮齿廓曲线的拟合精度,针对现有的齿形偏差计算方法,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算方法。首先,建立渐开线圆柱齿轮齿形误差的理论数学模型,然后根据NURBS曲线拟合原理和三坐标测量机测量的齿廓坐标点,用Matlab编程实现了NURBS曲线对实际齿廓曲线的拟合,结合渐开线等效拟合法,计算出了齿轮的齿形偏差。拟合结果表明,与最小二乘法(LS)的拟合结果对比,NURBS曲线拟合齿廓曲线精度更高,误差小,具有良好的拟合效果。齿形偏差计算结果表明,采用的基于NURBS曲线拟合的齿形偏差与实测值一致,表明该方法准确、有效。

基于NURBS插补的刀具轨迹优化方法研究

为解决五轴联动加工中传统的直线及圆弧插补难以满足复杂曲面型面精度的问题,提出一种NURBS曲线同步插补方法。首先,根据NURBS曲线的相关理论生成了三次3条NURBS刀具路径模型;其次,根据泰勒展开式计算出了3条轨迹各对应的插补点的参数,以刀心点轨迹参数为基准,对刀轴点和刀触点的轨迹参数进行同步,实现3条NURBS曲线轨迹的同步运动;然后,基于JAVA语言和eclipse平台,开发出具有NURBS插补功能的后置处理软件;最后,以某一叶轮作为试验件,进行MATLAB仿真分析及VERICUT仿真加工验证。结果表明,与传统的插补方法相比,该方法可以实现更高精度的NURBS同步轨迹插补,进而高效且高品质地加工复杂的曲面。

基于NURBS曲线的提花机拉刀结构优化

针对大型提花机承受载荷时易发生弯曲变形导致拉刀提升高度不够,使直针钩子无法被电磁装置吸附的问题,首先对拉刀结构、载荷以及曲柄滑块驱动机构运动情况进行分析。其次,基于变截面梁理论和结构优化的方法,采用非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲线表达拉刀侧面、截面形状,通过数值方法计算拉刀截面惯性矩函数、弯矩函数,并通过有限差分法计算拉刀变形量。通过有限元方法(Finite Element Method,FEM)、等效为等截面梁的方法对挠度计算方法进行验证,误差在10%以内。最后,以最小质量为目标,采用原-对偶不可行内点算法对拉刀结构进行优化。优化结果表明,相较于优化初值模型,拉刀质量减小约17%,最大挠度减小约2667%。

直角坐标机器人轨迹自适应NURBS曲线插补算法

为了提升直角坐标机器人轨迹的分段精度,提出了一种直角坐标机器人轨迹自适应分段NURBS曲线插补算法。基于NURBSS曲线自适应速度调整原理,通过加减速区域分析和分段预处理,找出曲线上的曲率极大值,分辨这些点是否为速度敏感点,并通过前瞻处理,逆向插补每个速度敏感点,规划敏感区的进给速度,使各个轴的加减速限制与弓高误差可同时得到满足,并确定减速点位置,实时插补处理根据进给速度与当前插补点的位置,计算下一插补点的位置,实现实时插补。实验表明:该算法具有较高的分段精度与分段效率;可满足分段加减速的要求;速度波动率最低且始终在给定的速度范围内,能够良好地控制进给速度;前瞻处理后插补速度减速效果较好;插补计算耗时仅为0.6/ms。

基于双Hamming的NURBS曲线插补算法

针对传统非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补中,由于理想插补步长和实际插补步长误差较大引起速度波动的问题,提出一种基于双Hamming的NURBS曲线插补算法。推导差分和导数定义分别变换Hamming方法,得到插补参数的预估、校正公式,再判断校正公式所得插补参数值是否满足速度波动率要求,满足则可继续进行插补,否则利用密勒-牛顿迭代公式对插补参数值进行迭代校正。使用四阶Runge-Kutta方法对初始两插补参数进行求解,并推导插补数值方法关于插补周期的稳定性约束条件。最后对该算法进行仿真,仿真结果表明该算法相较于二阶Taylor、四阶R-K和Adams隐显预估校正算法,平均速度波动率减少30.54%~65.57%,迭代次数减少1.23%~13.12%,证明了该算法在保证较小迭代次数的同时减少了进给速度波动率。

基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究

以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速度进行实时监控,分析了误差产生的原因并进行了相应的速度控制;以插补前直线加减速为例引入NURBS反向插补的概念,解决了NURBS曲线减速区长度计算问题。实验结果表明,该模型满足实际的NURBS曲线插补的需要。

圆弧曲线的二次NURBS表示方法研究

由于用NURBS曲线表示圆弧时 ,因圆弧圆心角不同 ,圆弧方向不同 ,难于找到圆弧NURBS通用算法 ,以满足控制顶点少、紧凑凸包、良好参数化等特点 ,因此从二次NURBS曲线插入节点算法入手 ,提出一种基于等分圆心角的二次NURBS曲线表示方法 .

基于NURBS方法的复杂叶片形状设计

探讨工程曲线、曲面设计中的NURBS方法 ,介绍NURBS曲线、曲面的数学表达 ,采用NURBS方法建立了叶片的数学模型 。

基于控制顶点扰动的平面Offset曲线的NURBS逼近

平面曲线的ｏｆｆｓｅｔ曲线具有丰富的几何结构，它在曲面造型、ＮＣ加工等领域具有广泛应用，但除直线、圆弧或速端曲线等少数几种曲线外，有理多项式参数曲线的ｏｆｆｓｅｔ曲线不能保证仍是有理多项式曲线形式．因此，实际应用中常用逼近方法表示ｏｆｆｓｅｔ曲线，以保证造型系统中数据结构和几何算法的统一表示．作者针对平面ＮＵＲＢＳ曲线的特点，提出两种逼近表示方法，一种是基于曲线分割的控制顶点扰动法，另一种是整体控制顶点偏移法．两种方法都可以任意控制ｏｆｆｓｅｔ曲线的逼近精度．所给出的算法简单直观，便于系统实现．经实例验证，算法稳定可靠．并在自主开发的商品化三维造型系统Ｇｅｍ ｓ５．０

预应力混凝土梁桥的NURBS预应力束模型研究

为建立预应力混凝土梁桥预应力束的统一描述方法,引入非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational Basic Spline,NURBS),提出了基于NURBS的预应力束模型。通过对预应力束设计阶段和施工阶段的分析,说明了以NURBS作为预应力束几何模型的内在原因。与目前普遍采用的折线逼近法相比较,NURBS模型表达参数较少,易于进行前处理,应用在预应力等效荷载、预应力损失等计算中具有较高的精度和效率。实例分析证明,NURBS预应力束模型可以作为一种统一描述方法,不仅适合于预应力混凝土梁桥,且可以更广泛地应用于其他预应力结构的设计和计算分析之中。

NURBS构造N边域曲面方法

应用 NURBS,讨论了根据给定的(N-1)条边界曲线及其跨界导矢构造 N 边域曲面的方法,由参数域Ω中任一点 V 到边 E的距离 d 构造曲面的混合函数,再由 B 样条曲线的边界曲线和其跨界导矢可得插值于其上的映射 P,这样由混合函数和给定条件的映射可生成一张整体几乎处处 G^1连续并且几乎处处 C^1值于给定的(n-1)条边界曲线及其跨界导矢的 N 边域 NURBS 曲面。

NURBS体造型与布尔运算

该论文主要讨论NURBS体造型技术与并、交、差布尔运算。NURBS体造型技术主要有蒙皮法、拉伸法与旋转法等。影响NURBS体形状的因素有:控制顶点、结点与结点的重度、权因子与基函数次数。为计算方便,将一次、二次、三次NURBS曲线系数矩阵用统一矩阵形式表示。用基于NURBS体三参数u、v、w的体素模型实现NURBS体的并、交、差布尔运算。

双三次NURBS曲面矩阵块表示及在曲面设计中的应用

研究了NURBS三次与二次曲面的矩阵块表示及在曲面设计中的应用。给出了NURBS三次与二次基函数系数矩阵表示和NURBS三次曲面矩阵块表示。从矩阵块表示中可很清楚地看出参数区间、曲面片与控制顶点对应关系,这点对NURBS曲面自由变形与求解都很重要。通过在Java2.0与Java3D环境下检验证明该算法高效可靠。

基于Polygon-Nurbs混合建模的汽车造型数字化设计

文章阐述了汽车造型数字化设计中Polygon建模与Nurbs建模的特点与适用情境。提出了一种基于Polygon-Nurbs混合建模的汽车造型数字化设计方法。该建模方法的核心流程是先采用多边形确定形体,再使用Nurbs建模构建稳定的曲面。基于该混合建模思路,进行了汽车造型设计实践,证明了该建模方法能够发挥两种建模方式的优点,快速准确构建形体,并能生成高质量的曲面模型。

基于MATLAB的叶片四次NURBS曲面反求重构及分析

为了提高涡轮增压器叶片曲面反求设计的精度和光顺性,在MATLAB环境下,基于曲面型值数据,利用双四次NURBS理论与方法,通过编程和大量计算等,重构了叶片曲面模型。经过与双三次NURBS叶片曲面模型误差的数据分析和图形对比,结果表明:四次NURBS曲线的误差和波动要小于三次的误差和波动;升高一次的四次NURBS曲线曲面反求设计具有更高的造型精度和光滑度。研究结论有助于在工程实践中,对复杂的自由型曲线曲面逆向工程的高效数据计算,为更精准、更光滑造型等提供支持和借鉴。