摘要：提出基于力密度方法的统一求解策略,实现NURBS曲线和曲面的精确变形。将控制网格类比为空间索网结构,分别建立外载荷变化最小、外载荷最小、杆阻尼长度最小和节点位移最小等四种表达不同几何和物理意义的最小化模型来驱动变形,并以控制顶点在变形前后的位移为变量,建立统一表达的目标函数方程,便于多个最小化模型组合使用,满足特定的变形需要。由于目标函数的二次性以及约束的线性化处理,优化问题可以通过Lagrange乘子法转化为线性问题进行求解。在计算中引入目标函数快速求解算法,使变形设计可以满足实时交互操作的需要。应用实例表明,该算法可以应用于细节特征设计和反求建模等复杂曲面造型。

摘要：针对N边域孔洞这一特殊情况,提出了一种用多张非裁剪B样条曲面填充带点云约束的N边域孔洞算法.设计了相应的调和映射参数化方法,近似计算出N边域孔洞内点云的中心点,通过自动构造空间曲线将N边域孔洞划分为多个四边形区域,用离散方法近似处理各四边形区域的边界约束条件,分别拟合满足边界约束条件且逼近内部点云的多张非裁剪B样条曲面以实现对N边域孔洞的填充.结果表明,填充后各填充曲面之间以及填充曲面与已有曲面之间均满足近似G1连续,能较好地满足工程需要.

摘要：利用可微流形的无穷小变形技术,实现紧公差约束下对点云逼近的多张B-样条曲面的全局美化。根据微分流形上的Beltrami-Laplace算子,定义反映曲面整体形状变化的变形能量泛函,并得到泛函的唯一极小解。给出两张单节点B-样条曲面间G1连续的充要条件以及公共边界曲线控制顶点的本征方程,并利用局部格式构造整体收敛的G1光滑拼接的边界表示模型获得变形映射族的特解。特解的构造不可避免地导致模型在缝合区域的形状产生局部瑕疵,影响反求模型的保形性。通过特解来构造能量泛函的极小解,使得这类似应力集中的效应被逐步松弛到曲面的内部,从而改善模型的整体形状。应用实例揭示自由曲面的全局美化技术在反求工程中的意义。

摘要：基于产品模型数据交换标准的异构CAx和产品数据管理系统间的动态集成是网络化制造亟待解决的问题。分析了Web服务访问的产品模型数据交换标准数据的必要性和可能性,利用统一建模语言间接构建了产品模型数据交换标准和统一建模语言图解之间的映射关系。提出了基于产品模型数据交换标准的开放式产品数据管理网络服务架构,并将其应用于CAx和产品数据管理系统的集成方案。分析了架构的内部结构及功能模块,以计算机辅助设计系统为例,阐述了其利用简单对象访问协议消息调用公共产品数据管理网络方法的信息流程。基于产品数据交换标准和面向服务架构的方法,开发了接口功能模块,为系统集成的实施奠定了基础。

摘要：提出一种基于惯性驱动的微型管道机器人钹形压电复合驱动器,为解决由提高抗疲劳破坏而采用较厚金属膜片所带来的性能影响问题,对钹形压电复合片的金属片进行了有限元分析并提出径向刻槽的结构优化,使其环向应力得以释放,从而大大提高了机器人驱动器的变形特性及能量转化率,使机器人的运行速度提高56%,具有较高的速度特性及负载能力。

摘要：为了提高管道机器人的装载能力、运行速度并使机器人具有感知其自身位移的能力,研制了一种基于钹形压电驱动器和光学导航技术的微型管道机器人.设计了基于Φ8 mm钹形压电驱动器的管道机器人装载机构,建立了该装载机构的动力学模型,并分别用有限元法分析和实验验证了该动力学模型.采用基于快速图像获取和图像处理技术的光学导航芯片,设计了机器人自身位移检测单元.实验结果表明,该机器人装载机构负载可达自身重量的4倍,最大速度达41.7 mm/s,自身位移检测单元能检测机器人在管道内的直线和旋转运动位移,检测精度为0.3%.

摘要：设计了一种基于槽钹形压电复合驱动的仿尺蠖爬行式微型管道机器人.该机器人包括两个Φ8mm槽钹形压电复合驱动器和一个爬行定位系统,能够在Φ10mm的曲线形管道中自主定位爬行.槽钹形压电复合驱动器驱动能力为自重的4倍,最大爬行速度为41mm/s,爬行定位系统提供了机器人爬行步距的测量,通过实验验证整个爬行系统的定位误差仅为4‰.

摘要：针对基于实物的复杂零件反求工程中含有部分形状未知区域（如裁减曲面中的被裁减部分、测量盲区等）的复杂曲面反求CAD建模问题,提出了三种测量数据补充方法:①局部区域实物填充法。②补充设计数据补充法。③基于逼近曲面或三角曲面的测量数据自动补充法。研究了基于三角曲面模型初始表达的复杂曲面分区NURBS曲面重构方法。最后,给出了结合上述方法和反求工程软件RE-SOFT所解决的摩托车塑料件反求CAD建模实例。实践表明,综合运用所提出的数据补充和曲面重构方法,能够大大缩短实物样件的反求CAD建模时间,提高复杂曲面产品的设计效率。

摘要：针对局部协调设计因引入协调曲面而破坏了模型原有的拓扑结构并同时增加了自由曲面形状造型所需的曲面片数量,提出一种基于局部协调设计的复杂裁剪汇交曲面模型拓扑还原技术。逆向定位汇交点(N面角点)并完整构造出决定还原后N边汇交曲面模型拓扑、几何形状和边界的特征曲线网格。应用自由曲面逼近技术分片逼近经裁剪汇交曲面和协调曲面离散获得的点云数据重建B样条曲面以实现裁剪汇交曲面的拓扑还原。采用自由曲面模型的全局美化技术实现紧公差约束下对点云逼近的N张拓扑还原后汇交曲面的全局美化,保证曲面相邻边界和N面角点处收敛的G1光滑拼接。应用实例表明,该拓扑还原技术不仅较好复现了原始汇交曲面模型的拓扑与几何性质,并且使模型达到整体G1连续。

摘要：将设计思想或实物原型迅速、直接、精确地转变为可以再加工的 CAD模型 ,是产品创新设计和快速原型制造面临的关键技术 .综合国内外反求工程 CAD建模的研究和应用现状 ,分析了反求工程 CAD建模问题的特点和需要进一步解决的主要问题 ,讨论了目前工程界普遍采用的反求工程 CAD建模技术与思路 。