CAD／CAE／CAM集成系统的数据结构研究与实现

数据结构设计是ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ集成系统的关键技术，数据结构的好坏直接影响集成系统的性能。本文以几何模型、绘图模型及分析模型的数据结构为例，论述了集成系统中各模块的数据结构的基本内容及其相互关系，提出了一种多模型下分模型管理的统一数据结构的设计思想，其最大特点是用统一的数据库进行管理，各模型间数据的相互利用是直接引用，从而保证数据的完整性和一致性，减少数据冗度。并以局部数据结构为例，说明了数据     

给定任意拓扑控制多面体的分片光滑样条曲面拟合

张量积B样条曲面在CAD领域具有重要意义，但是普通张量积B样条曲面的控制顶点必须呈拓扑矩形阵列形式排列，不能满足任意拓扑控制网格的要求。本文基于双四次广义B样条基函数和G1连续条件，推导出线性混合矩阵。利用这些混合矩阵，非规则控制多面体中的控制顶点被转换成分片B样条曲面的控制顶点，相邻曲面片间满足G1连续条件。即利用混合矩阵，可以用与张量积B样条曲面相同的概念框架处理具有非四边界及多于或少于4个四边界面汇聚于一点的非规则控制多面体的曲面拟合。文中还包括应用实例以表明文中方法的正确性。     

基于实体的三轴数控精加工研究

在获得了零件几何信息和加工参数信息后，实体精加工算法能够自动计算零件在某一个加工方向上所有可加工曲面的球头刀精加工刀具轨迹。采用虚过渡的处理方法，计算实体的曲面等距模型。提出了利用贯穿线对交线进行规整处理，高效地获得无干涉的精加工刀具轨迹。基于实体的数控精加工编程丰富了数控精加工编程方式，降低了数控编程的操作复杂程序度，减少了产生错误的可能性，具有工程实用性。     

三角网格模型的细分曲面拟合

提出一种用Loop细分曲面拟合三角网格模型的新算法.首先对网格模型进行特征识别,然后把经过简化和形状优化的网格作为拟合细分曲面初始控制网格.通过对控制网格顶点的循环修正、网格形状优化、局部自适应细分来求解拟合细分曲面控制顶点.该算法不仅避免了求解线性方程组,克服了拟合控制网格的扭曲现象,而且达到了用较少的控制网格拟合出反映物体细节特征并满足精度要求的分片光滑(片内除奇异点C1外其余C2连续)的Loop细分曲面的目的.实例表明,该算法用于测量数据的曲面重构是有效可行的.     

5坐标数控加工刀轴矢量规划方法(英文)

研究了5坐标数控加工中刀轴矢量规划问题,分析了现有刀轴矢量生成方法的缺点,借鉴动画制作中设置关键帧的思想,提出了一种新的全局过渡光滑的刀轴矢量生成方法.首先根据加工零件的几何特征,在满足不发生碰撞干涉的前提下,设置一些关键刀轴矢量,然后采用样条函数对这些刀轴矢量进行插值.在生成刀位文件的过程中,通过将曲面上的参数与样条函数的自变量进行某种映射,从而得到样条函数值,并以此值作为刀位点的刀轴矢量.加工实例表明,该方法实现了全局刀轴矢量的光滑过渡,实现了转动速度以及加速度的连续.该方法能够避免因刀轴矢量突变而引起的机床震动,提高了零件的加工质量.     

复杂模型四轴线电火花线切割实体仿真

对线切割系统的运动和性能进行分析,计算了电极丝的最大倾角,给出了切割时电极丝、夹具和工作台之间不发生干涉碰撞的判断条件。在线切割仿真中,基于实体布尔操作实现了实体切割模型的生成。通过电极丝每步扫掠体的布尔并运算,生成切割全过程的电极丝扫掠体。再通过该扫掠体与毛坯体的布尔差运算,得到仿真实体切割模型。该方法同样适用于锥度体切割时可能出现的电极丝路径交叉的情况。文中最后给出了实例,验证了该方法的正确性。     

复合材料纤维铺放路径规划与丝数求解

 提出了一种复合材料纤维铺放路径的生成算法。首先探讨了铺放方向的确定，基于由芯模形心线得到的铺放参考线，针对沿0°，45°，90°这3种铺放情况，设计了具体的铺放路径生成算法。在此基础上，建立了纤维丝数与铺放路径间的对应关系，基于铺放路径的等距离线，提出并实现了一种纤维裁剪算法，使得复合材料纤维较为均匀地铺放在芯模表面。基于CATIA CAA，开发了相应软件模块。通过铺放过程的模拟，对本文算法进行了验证。     

一种多张裁减曲面的三角化边界处理算法

针对多张裁减曲面的三角化问题,提出一种裁减曲面三角化边界处理的算法。该算法在进行多张裁减曲面的三角化时,采用匹配的方法离散各曲面的边界,因而能有效地防止曲面相交处出现裂缝,孔洞和覆盖等现象,提高了多张裁减曲面三角化算法的正确性。该算法已经成功应用于“超人ＣＡＤ／ＣＡＭ”曲面造型及加工系统,主要用于快速原型技术（ＲＰＴ）的ＳＴＬ文件生成,算法表现稳定。     

测量点云数据的多视拼合技术研究

在实物反求中，往往需要将从各个不同视角测得的点云数据进行多视定位，统一到一个全局坐标系下，并经过数据融合使之能够便于后续的模型重建。本文首先提出了一种改进ICP算法，在采用标签法进行预定位的基础上，选取两个视图重叠区域中不同位置的数据点集作为控制点集，建立控制点的名义对应关系，然后进行坐标变换迭代求解，从而方便快速地实现了两个不存在明确对应关系的点云视图之间的准确定位。在进行多视拼合时，提出一种边定位边合并的方法，减少了多视顺序拼合时所产生的积累误差。对拼合后的视图，本文根据在重叠区域的缩小包围盒内采用加权平均的方法进行了数据融合。实例表明，本文提出的方法是行之有效的。