摘要：针对传统控制方法难以实现对复杂曲面高精度打磨问题,在笛卡尔坐标系下设计了基于非奇异终端滑模的复杂曲面打磨机器人阻抗控制方法。该方法首先根据系统的阻抗模型参数,将设定的打磨轨迹转化为机器人末端可执行的阻抗轨迹,然后设计了基于非奇异终端滑模的控制方法对该阻抗轨迹进行跟踪。对于滑模控制的抖振问题,采用指数趋近律对其进行削弱。基于Lyapunov理论对系统的稳定性进行了证明,仿真和缸体打磨实验结果显示,该方法能够在有限的时间内达到收敛状态且避免了控制奇异的现象,提高了控制系统的鲁棒性和精度。

摘要：提出了一种适用于二维面形加权叠加的方法,该方法可以针对扩展LED光源设计自由曲面对光分布进行调控。在光源面上取5个采样点作为5个点光源产生5个自由曲面,对每个自由曲面数据点分别乘以权重因子,对加权之后的自由曲面进行叠加,叠加后的自由曲面作为初始轮廓。使用粒子群算法对权重因子做进一步优化,获得最优权重因子,使用最优权重因子对5个自由曲面进行加权叠加。使用叠加之后最优的自由曲面构成的透镜对扩展LED光源进行光分布调控,模拟结果表明,使用该方法可使目标面的照度均匀度达到75%,比初始透镜在目标面产生的照度均匀度提高了15%。该方法具有优化变量少、面形连续性好、收敛速度快等优点。

摘要：为了使光谱仪在分辨率基本不变的同时增宽工作光谱范围,利用非成像原理设计了自由曲面透镜,将光源发出的宽工作谱段的光束准直为两束波长不同、方向不同的平行光,实现探测器上光谱的折叠分布.首先,根据两束入射光线经自由曲面折射前、后的矢量关系,建立自由曲面上点坐标的一阶偏微分方程组;然后,采用Runge-Kutta法对偏微分方程组进行数值差分求解,得到自由曲面离散采样点,进而构建得到自由曲面透镜,将自有曲面透镜导入ZEMAX软件中对光源的双光束准直进行模拟,在Tracepro软件中进行光线追迹分析其照度分布;最后,将自由曲面透镜应用于近红外光谱仪中,将波段为800~2 400 nm的光源准直为两束波长分别为800~1 600 nm和1600~2 400 nm的方向不同的平行光束,经单个光栅色散后由成像透镜组成像在探测器表面,形成两组相互平行且首尾相连的折叠光谱,光谱仪的分辨率优于10 nm.结果表明,采用该自由曲面透镜可以同时实现光谱仪的高分辨率和宽工作光谱范围,且使光谱仪的结构更加紧凑.

摘要：设计了一种自由曲面抛光并联机器人,对其进行了运动学分析,建立了并联机器人机构位姿逆解方程,并给出了显式解析表达。应用Solidworks2008软件完成了三维实体建模,并利用机械系统动力学分析软件ADAMS对该并联机器人机构进行了运动学仿真和分析,验证了方案的可行性。

摘要：针对自由曲面的设计和加工特点,提出了采用点接触式三坐标测量机对自由曲面进行检测时,数学模型的建立方法,指出检测点数量的确定不仅与加工设备的精度和检测的置信度有关,而且还与自由曲面的面积大小有关,检测点的分布则应综合考虑曲面的曲率变化情况和曲面形状对测量网格的制约关系。由于非均匀有理B样条方法表达曲面的独特性,对复杂自由曲面应采取分片测量和评价的方法,同时在几何量测量中采用优化搜索的方法确定最小不合格区域,便于后续的分析和处理。

摘要：为了使车辆驾驶员在雾、雪、雨或者尘埃等不同的恶劣气象条件下能够得到充分照明,且避免造成对方会车司机炫目,设计了具有明暗截止线的前雾灯系统。基于非成像光学理论,采用照度优化设计法,运用数值计算求解出自由曲面反射镜(FFR)各个点坐标的坐标值。合理划分基础面,并调整各子块的扩散角度,实现配光要求。通过蒙特卡洛模拟法进行追迹光线,测试结果表明:配光效果满足机动车前雾灯配光性能(GB4660-2016)对各测试点的照度要求,且明暗截止线清晰,体积小,边缘区域也有较高光能,光线利用率达到52.7%。

摘要：针对自由曲面的加工 ,提出了等残余高度的路径规划算法 :当刀具沿切削路径运动时 ,刀刃上与曲面法向距离等于加工精度的点形成了过渡路径 ;通过此路径求得一条相邻的刀具路径 消除了传统的路径规划算法中对相邻路径的切削方向及局部几何信息的近似 ,相应地提高了路径规划的精度 实例表明 。

摘要：基于浙江大学空间结构研究中心自主研发的ZD-mesher软件,对NURBS表达的自由曲面,分别采用映射法和映射-拟桁架法进行网格划分,得到两种形式的曲面网格.对这两种自由曲面网格结构进行受力分析,并结合建筑视觉效果、结构力学性能及建造经济性等指标,综合评判网格形式对于自由曲面空间结构的影响,为此类结构的实际工程应用提供参考.最后,针对某自由曲面网格结构实际工程,进行网格划分,并分析其受力性能,获得建筑美观和结构性能的完美统一.

摘要：提出一种设计自由曲面轮廓的方法以实现目标面特定区域照度均匀性为常数的目标,该方法可应用于漫反射曲面间接照明系统。基于理想漫反射曲面和发光二极管朗伯特性,推导了目标面照度分布函数的方程组。求解方程组得到曲面面型数据,绕轴旋转得到漫反射自由曲面。根据目标面照明情况建立评价函数用于优化求解阵列间距。对系统用TracePro软件进行非序列光线追迹仿真,仿真结果表明漫反射自由曲面间接照明目标面大小为50mm圆形区域,照明距离为200mm,均匀度达到91.5%,效率为6.73%。对比间距优化的线性阵列、环形阵列和矩形阵列下的漫反射自由曲面间接照明与直射照明,漫反射间接照明照度均匀性更高。仿真结果验证了方案的正确性和有效性。

摘要：在进行自由曲面加工时,采用常规的金属结构装夹工件时,装夹力会使工件产生变形,进而会对工件的加工精度产生影响。为了克服这一问题,设计了3种自由曲面元件装夹方案,并在实际应用中加以验证。首先,理论计算分析了金属结构装夹时,由装夹力引起的工件的变形。设计了采用低熔点合金作为装夹材料的装夹方案,进行试验并对实验结果进行检定和评价。设计了采用增加工作台的方法实现工件的装夹,并完成了该装夹方案的自由曲面加工实验,对加工后的工件进行了检测与评价。设计了采用有机物无应力装夹方案,并完成了熔石英玻璃材料的自由曲面加工实验,对加工后的工件进行了检测与评定。实验结果显示低熔点合金作为薄壁件加工装夹填充材料的可行性,同时材料去除率只有常规方法的1/2,加工精度也有明显提升。另外两种装夹方式加工的不同曲面的加工精度分别达到0.006 mm、0.005 mm,完全满足对自由曲面的加工精度要求。