高速数控加工复杂曲线的刀具轨迹计算方法

通过对当前国内经济型数控机床加工技术的分析,总结出对于复杂曲线曲面的高速加工中刀具轨迹计算所应采取的方法。提出了对于NURBS曲线曲面刀位点的计算采用对控制多边形直接进行偏距求取刀位点的方法,并在MATLAB中验证了其可行性。     

基于遗传算法的复杂平面曲线轮廓度误差评定

针对不规则曲线轮廓度误差评定中存在的问题,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)插值与遗传算法相结合的复杂曲线轮廓度评定方法,对离散数据点表示的理论轮廓进行3次NURBS插值反算控制点,建立了理论轮廓曲线的数学模型;采用实数编码的遗传算法求解测量点与理论轮廓曲线位置偏差,消除了由于位置偏差引起的轮廓度评定的不精确问题;阐述了测量点到理论轮廓最短距离的求解算法和步骤。实验结果表明该方法能够快速获得较好的误差评定结果。     

基于NURBS方法的转子表面造型技术

采用双三次NURBS方法对某型号转子进行几何造型,对造型过程中出现的曲面延伸、求交和裁剪等问题进行了研究.根据叶片的形状特征,以曲线的几何形式为基础,提出了一种简单实用的曲线曲面延伸方法,实现了切矢量连续的叶片型面的延伸.对于两相交面分别为自由曲面和解析曲面的求交问题,提出了一种简化的跟踪算法,实现了转子叶片型面和圆台面的准确求交和裁剪,从而实现转子精确的几何造型.     

改进A的4阶贝塞尔曲线路径规划

自动引导车（AGV）路径规划时，传统的A算法存在应对障碍物时生成路径平滑度低、累计折角多、易碰撞等问题，课题组提出一种利用Bezier曲线与A算法相结合的路径优化算法。首先利用A算法在有障碍物的栅格地图上规划出最短路径，找出路径转弯处的特征点；然后利用4阶Bezier曲线在2个特征点生成一条满足安全避障距离、具有一定曲率、路径相对更短的Bezier曲线；最后结合A算法生成的直线和Bezier曲线得到一条新的无碰撞曲线。试验结果表明在2种不同的障碍物密度下，课题组提出的新算法比传统A算法路径长度平均减少5.5%、转弯角度平均减少654%、碰撞次数平均减少100%。新算法法使AGV路径规划可减少路径长度和转弯角度，提高了AGV的工作效率和安全性能。     

全断面掘进机刀具布置方式研究

全断面掘进机刀盘刀具直接与岩土接触，刀盘刀具的布置是影响掘进性能的关键因 素。本文将全断面掘进机刀具布置分为正滚刀布置和边滚刀布置。正滚刀以刀间距合理的原 则出发，阐述了等刀间距布置以及螺旋线布置方式的不同。边滚刀在考虑刀具布置基本原则前 提下，建立多目标多约束的刀具布置优化模型，用遗传算法得到最优解。并以某型刀盘为实例， 验证了该布置方法的可能性。     

基于微粒群算法的叶片曲面形状误差评定

以涡轮机叶片型面的形状误差评定为例,利用NURBS曲线插值构造出截面设计曲线,提出一种四控制点法构造与测量点最近的NURBS截面设计曲线,建立了计算曲面形状误差的数学模型,并应用微粒群算法计算测量点到曲面的最短距离,实现了曲面形状误差的评定。通过与传统的BFGS和DFP优化方法的计算结果进行比较,表明该方法能快速准确地计算叶片曲面的形状误差。     

基于双匀速轨迹的自动泊车路径规划研究

针对自动泊车过程中由于路径曲率不连续而常常出现的停车原地转向的问题,提出了一种基于车辆速度和方向盘转动角速度的泊车路径生成方法。分析了在车速和方向盘转速为恒值时的车辆轨迹特点即"双匀速"轨迹特点。引入了"过渡半径"和"切入半径"的概念,将双圆弧泊车路径与"双匀速"轨迹有机地结合起来,使泊车路径生成算法以及避障算法更为简便,泊车路径的相关参数以及泊车可行域都可以用车辆速度、方向盘转动角速度和车身几何尺寸计算得到。基于预瞄理论建立倒车驾驶员模型,在Carsim里对生成的"双匀速"泊车路径进行可行性验证,结果显示:这条由车辆"双匀速"轨迹计算得到的路径在车辆非匀速泊车过程中同样有较好效果。由此可知:基于"双匀速"的泊车路径生成方法有效地解决了泊车过程中的避障问题,同时满足了路径曲率连续性的要求,从而避免了泊车过程中停车转向的问题。     

盾构刀盘刀具布置优化算法比较

盾构刀具作为掘进过程中的切削工具,选型与布置影响着盾构的使用性能。结合直径Φ8 810 mm的盾构刀盘实例,将质心分布重合、破岩刀间距、最优切削效率、布刀位置不干涉等约束转化为数学不等式,建立带约束的数学优化模型;确定径向载荷、倾覆力矩最小为目标函数;对比分别采用传统优化算法、标准遗传算法、多目标遗传算法优化计算后刀盘受力情况。研究结果证明采用优化算法优化刀盘刀具布置的可行性。优化后倾覆力矩及径向不平衡力均减小,多目标遗传算法布置方案明显优于另两种优化方案,在今后解决刀具优化布置问题时可作为首选。     

连续小线段局部光顺插补算法

连续小线段是目前国内机床加工最常用的刀具路径形式,针对连续小线段路径的不连续性造成的机床速度、加速度剧烈波动,笔者提出了新的局部光顺算法。首先运用有理Bezier曲线对小线段连接处进行光顺插补和光顺转接,实现了过渡光顺的G3连续;然后运用生成的新的刀具路径,考虑弓高误差和近似误差的影响,建立误差分配模型;综合考虑2种误差影响的情况,根据机床法向加速度等约束进行速度插补。仿真验证表明误差分配模型能更好地保证综合误差不超过给定精度。模型具有有效性。     

试论曲面权因子对NURBS曲面形状的影响

文章论述了曲面权因子对NURBS曲面形状的影响,并揭示出对曲面权因子的正确运用,可以按预期的目的来达到期望的NURBS曲面形状。     

超越维度视域下的哲学教科书体系扬弃理路刍议

盾构刀具磨损检测一直是盾构施工过程中的一个难题。在盾构机掘进过程中,无法直接测量刀具的磨损量,这就给刀具的视情换刀带来了巨大的困难。针对盾构施工时的刀具磨损检测,设计了盾构滚刀磨损在线检测系统。其中,下位机采用电涡流传感器对盾构滚刀的磨损进行检测,将电涡流传感器采集到的电信号转换为数字信号后通过串行通信方式与上位机通信;上位机利用C#编程语言开发了盾构滚刀磨损检测软件系统,将下位机采集到的信号进行处理与计算并显示出刀具的磨损量。通过对盾构滚刀磨损的实时测量,从而及时准确地掌握滚刀的磨损状态,为“视情换刀”提供技术支持。     

NURBS曲面的算法分析及实现

讨论了ＮＵＲＢＳ曲线和节点矢量、控制点和基函数对曲面形状的影响，给出了ＮＵＲＢＳ的算法分析及其实现方案，最后，将ＮＵＲＢＳ曲面与老式曲面（如Ｂ样条、Ｂｅｚｉｅｒ曲面等）进行了比较。     

NURBS曲线小波分解的一种快速算法

为了对NURBS曲线进行精确的分解,提出了半正交B样条小波分解的新算法,同时给出了处理NURBS曲线的非整数阶分辨率的小波分解算法.对于NURBS曲线,无论它有多少个控制点,均可以对它进行半正交分解,而不受控制点数必须等于2i 3的限制,这对于NURBS曲线的多分辨率造型具有较大应用价值.     

基于正交试验的盾构刀具磨损分析

刀具磨损检测是盾构在复合地层施工中的一个重要研究课题。针对在盾构掘进时刀盘外圈刀具的磨损检测问题,采用正交试验法对掘进参数分析刀具磨损的方法进行了改进,建立了刀具磨损量计算的新模型。分析了掘进过程中总推力、刀盘转速、泡沫注入量对刀具磨损量的影响度,并对计算模型进行了显著性检验。最后,利用盾构施工实测数据对该计算模型进行了验证。研究结果表明,该模型计算的刀具磨损的检测结果与实际换刀是吻合的,并且可以对掘进参数的设置进行指导,以提高掘进效率。     

基于NURBS的复杂域边界单元改进方法

提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)理论的边界单元改进方法。该方法以原分网后的节点和单元数据为依据,按照平均取值的原则获取边界单元边界边上的控制点,根据这些控制点利用NURBS理论表示边界边,并可通过不断调节权因子,使分网后的边界更加接近真实边界。最后以VC++为平台,通过算例验证了该改进方法的有效性,并推导了改进后边界单元的形函数。     

对称连杆曲线的FFT应用研究

本文对机构学中对称连杆曲线的ＦＦＴ分析和综合方法进行了研究。通过合理地选择坐标轴，使对称连杆曲线的离散数据满足共轭对称性，推导出共轭地称序列的快速付里叶变换ＦＦＴ具有相位为零的特性，建立了单纯由幅度谱值构成的对称连杆曲线的特征参数，对给定需实现的对称运动轨迹，运用最小二乘法进行曲线特征参数的比较，实现连杆曲线及相应机构的综合，提高了效率和精度。     

浅析数控铣床刀具半径补偿功能

在数控铣削加工中,合理设置刀具半径补偿值,灵活应用刀具半径补偿功能,不仅对简化数控编程有着非常重要的意义,而且能够解决加工中出现的工件轮廓尺寸变化、刀具磨损等因素引起的加工误差问题,提高加工效率。本文主要探讨刀具半径补偿功能在数控铣削加工中的应用。     

凸轮磨削数控程序的设计

本文叙述了几种由不同数学函数描述的凸轮型面的数控磨削方法。它们可以是外型面,也可以是内型面的。对于因砂轮直径偏差(刀具)或者被磨削型面基圆偏差(工件)所引起的加工误差也作了分析。最后提出一种采用对分试算法计算刀具轨迹的新方法,可简化数控编程计算问题。