基于NURBS曲线的五轴工具磨床加工误差研究

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作者 杨宇航 唐清春 +3 位作者 陈汉阳 李晓宇 乔鹏 周乐安 《工具技术》 北大核心 2025年第2期124-130,共7页

针对五轴工具磨床加工复杂曲面存在直线圆弧插补精度不足的问题,采用NURBS曲线插补优化方法,根据NURBS曲线的插补原理,计算磨削加工时砂轮刀尖点与刀轴点的数据及相对关系;通过计算NURBS曲线插补点的曲率,推导出插补误差与进给速度的关... 针对五轴工具磨床加工复杂曲面存在直线圆弧插补精度不足的问题,采用NURBS曲线插补优化方法,根据NURBS曲线的插补原理,计算磨削加工时砂轮刀尖点与刀轴点的数据及相对关系;通过计算NURBS曲线插补点的曲率,推导出插补误差与进给速度的关系,进而对其产生的误差进行优化;基于Java语言开发出满足MKG6030型五轴工具磨床NURBS插补的专用后置处理器;采用NUMROTO软件对某叶根铣刀试验件进行程序编制及实际加工验证。试验证明,该插补方法可以有效提高刀具前刀面的精度,验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 五轴工具磨床 nurbs曲线插补 叶根铣刀 插补误差

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基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究 被引量：25

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作者 王田苗 曹宇男 +1 位作者 陈友东 魏洪兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2608-2613,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 nurbs曲线 DE Boor算法 直线加减速 nurbs反向插补 弓高误差

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基于NURBS曲面拟合的特大型齿轮齿廓偏差评定 被引量：13

3

作者 林家春 石照耀 +1 位作者 潘晨光 张白 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期533-539,共7页

在中等尺寸齿轮测量中,通常以轴线作为测量的基准,但对特大型齿轮来说,要精确获取其轴线存在较大困难。为了特大型齿轮特征线测量问题,本文提出并采用了三维测量与评定的方法。首先利用激光跟踪仪进行被测齿轮的粗定位,获取被测齿轮与... 在中等尺寸齿轮测量中,通常以轴线作为测量的基准,但对特大型齿轮来说,要精确获取其轴线存在较大困难。为了特大型齿轮特征线测量问题,本文提出并采用了三维测量与评定的方法。首先利用激光跟踪仪进行被测齿轮的粗定位,获取被测齿轮与三维平台的相对位置关系;然后利用所设计的三维平台在被测齿面获取大量的数据点,对这些数据点进行NURBS曲面拟合,建立真实齿面的三维参数化模型;最后将所建立的参数化模型与理论模型相比较得到齿廓等偏差。实验结果表明,该方法在解决特大型齿轮特征线测量方面具有较好的可行性。 展开更多

关键词 大型齿轮 测量 nurbs曲面 拟合 齿廓偏差

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基于NURBS曲线的加减速控制方法研究 被引量：24

4

作者 赵巍 王太勇 万淑敏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期1-3,共3页

针对目前参数曲线加减速控制的不足,研究了基于NURBS曲线的插补前抛物线-直线-抛物线的S形加减速自适应控制方法,将高速加工中容易超限的弓高误差、机床所承受的加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预... 针对目前参数曲线加减速控制的不足,研究了基于NURBS曲线的插补前抛物线-直线-抛物线的S形加减速自适应控制方法,将高速加工中容易超限的弓高误差、机床所承受的加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题。采取优化、简化等快捷算法,实现了实时自适应的NURBS等参数曲线插补的加减速控制,并用实例进行了验证。 展开更多

关键词 nurbs曲线插补 实时自适应控制 弓高误差 有限加速度

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五轴加工刀具轨迹NURBS插补技术的研究 被引量：9

5

作者 蔡安江 杜金健 +1 位作者 宋仁杰 李林 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期402-408,共7页

为了解决直线插补和圆弧插补的不足,以三次NURBS参数样条为基础对五轴加工的NURBS插补的进行研究;基于UG前置输出刀位数据点,分别对刀尖点和刀轴矢量参数化,反算求出控制顶点,实现NURBS插补,同时通过对插补点的曲率计算,推导出插补误差... 为了解决直线插补和圆弧插补的不足,以三次NURBS参数样条为基础对五轴加工的NURBS插补的进行研究;基于UG前置输出刀位数据点,分别对刀尖点和刀轴矢量参数化,反算求出控制顶点,实现NURBS插补,同时通过对插补点的曲率计算,推导出插补误差与进给速度的关系,进而用进给速度控制插补误差;基于IMSpost和HEIDENHAIN iTNC530数控系统,进行NURBS插补功能的后置处理器的研究,实现高效NC程序的输出;基于MATLAB,以叶轮的NURBS插补刀具轨迹进行仿真验证,实现了NURBS刀具轨迹的NC输出。 展开更多

关键词 nurbs插补 刀尖点 刀轴矢量 进给速度 插补误差

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数控加工中NURBS曲线的小线段离散方法 被引量：4

6

作者 李建刚 孙喜庆 +1 位作者 王琳 郑德鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期53-57,共5页

针对将NURBS曲线离散成连续小线段轨迹问题,提出局部等弦长、等弦差、偏转角可控的离散算法.分别对等弦长、等弦差离散算法进行仿真,验证这两种算法的优缺点;结合弦长、弦差和偏转角之间的耦合关系,提出对NURBS曲线进行区域分割,实现离... 针对将NURBS曲线离散成连续小线段轨迹问题,提出局部等弦长、等弦差、偏转角可控的离散算法.分别对等弦长、等弦差离散算法进行仿真,验证这两种算法的优缺点;结合弦长、弦差和偏转角之间的耦合关系,提出对NURBS曲线进行区域分割,实现离散后的小线段轨迹局部等弦长、等弦差,轨迹相对光顺.利用平面光栅进行实验验证,实验结果表明:利用该算法,离散后的小线段轨迹可以很好地逼近原NURBS曲线,并且保证轨迹相对光顺. 展开更多

关键词 nurbs曲线 离散算法 连续小线段轨迹 等弦长 等弦差

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面向五轴加工的双NURBS曲线插补算法 被引量：17

7

作者 姚哲 冯景春 王宇晗 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期235-238,244,共5页

采用双NURBS曲线进行五轴联动直接插补来基本消除非线性误差的方法,给出以双NURBS曲线模型进行恒定进给速度插补的算法.将该算法与传统的线性插补方法产生的非线性误差进行了仿真分析,结果表明,该算法能有效控制非线性误差,使五轴数控... 采用双NURBS曲线进行五轴联动直接插补来基本消除非线性误差的方法,给出以双NURBS曲线模型进行恒定进给速度插补的算法.将该算法与传统的线性插补方法产生的非线性误差进行了仿真分析,结果表明,该算法能有效控制非线性误差,使五轴数控系统具有高速复杂轨迹运动控制能力. 展开更多

关键词 数控加工 五轴加工 插补算法 非均匀有理B样条 非线性误差

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基于NURBS插补的汽轮机叶片背弧面数控加工模拟与误差分析 被引量：4

8

作者 董久虎 谌永祥 +1 位作者 李双跃 曾岳飞 《机床与液压》 北大核心 2013年第1期51-53,57,共4页

弓高误差是影响汽轮机叶片加工质量的关键因素之一。根据汽轮机叶片数控切削加工的质量要求,采用NURBS曲线插补算法,并用MATLAB软件模拟了NURBS插补过程。通过UG6.0数控仿真模块进行模拟加工,分析仿真数据可知:采用NURBS插补方法模拟加... 弓高误差是影响汽轮机叶片加工质量的关键因素之一。根据汽轮机叶片数控切削加工的质量要求,采用NURBS曲线插补算法,并用MATLAB软件模拟了NURBS插补过程。通过UG6.0数控仿真模块进行模拟加工,分析仿真数据可知:采用NURBS插补方法模拟加工汽轮机叶片背弧面,弓高误差为0.080～1.154μm。 展开更多

关键词 叶片 nurbs插补 弓高误差 数控模拟分析

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基于进给速度敏感点识别的NURBS曲线平滑插补算法研究 被引量：4

9

作者 林峰 张正红 陈胜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1060-1064,共5页

提出了一种基于进给速度敏感点识别的NURBS曲线插补算法,该方法对于兼容NURBS形式的高档数控系统至关重要。粗插补计算造成的轮廓误差与插补经过该点时的进给速度大小有关,敏感点则可根据插补微段逼近时的弓高误差来界定。进而,根据相... 提出了一种基于进给速度敏感点识别的NURBS曲线插补算法,该方法对于兼容NURBS形式的高档数控系统至关重要。粗插补计算造成的轮廓误差与插补经过该点时的进给速度大小有关,敏感点则可根据插补微段逼近时的弓高误差来界定。进而,根据相邻敏感点之间的距离,通过增设安全缓冲区等方法,进行速度曲线自适应规划。整体进给速度曲线可以由各部分进给速度曲线连接而成。为评价算法的有效性,采用3次NURBS曲线在三种不同进给速度指令下进行仿真计算。仿真结果证明,该算法很好地将轮廓精度和进给速度的平滑性进行了系统考虑,能在相邻危险点复杂分布的情况下执行柔性的插补控制。 展开更多

关键词 nurbs 敏感点 弓高误差 安全缓冲区

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基于NURBS的挖掘机自主控制铲斗轨迹规划方法 被引量：8

10

作者 刘宇 刘春时 张义民 《中国工程机械学报》 2012年第2期145-149,共5页

针对反铲斗挖掘机机器人化作业特点,提出一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的挖掘机自主控制轨迹规划方法.利用该方法可以生成速度、加速度连续的挖掘轨迹.尽量避免了挖掘过程中的挖掘物对于铲斗的冲击.为了进行计算机控制,提出平均等分... 针对反铲斗挖掘机机器人化作业特点,提出一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的挖掘机自主控制轨迹规划方法.利用该方法可以生成速度、加速度连续的挖掘轨迹.尽量避免了挖掘过程中的挖掘物对于铲斗的冲击.为了进行计算机控制,提出平均等分参数和一阶泰勒近似方法细化获得离散控制点的方法.结合挖掘机机器人化控制结构进行了仿真,结果证明该方法具有光滑的路径,且轨迹规划误差小的特点. 展开更多

关键词 挖掘机 非均匀有理B样条 轨迹规划 误差

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数控机床NURBS曲线插补运动误差分析与仿真 被引量：4

11

作者 马方魁 郇极 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期2446-2449,共4页

介绍了NURBS曲线插补算法,并指出实现NURBS曲线插补的关键是,在插补周期内由进给步长求得曲线参数的增量。分析了数字伺服运动误差产生的原因,建立了伺服系统差分方程。在不同的进给速率和曲率半径条件下,对工件轮廓误差进行了仿真。仿... 介绍了NURBS曲线插补算法,并指出实现NURBS曲线插补的关键是,在插补周期内由进给步长求得曲线参数的增量。分析了数字伺服运动误差产生的原因,建立了伺服系统差分方程。在不同的进给速率和曲率半径条件下,对工件轮廓误差进行了仿真。仿真结果显示,数控机床NURBS插补的轮廓误差与进给速度及给定曲线的曲率半径有关。在大的进给速率或小的曲率半径条件下,伺服滞后所引起的轮廓误差是不可忽视的因素。 展开更多

关键词 数控机床 nurbs插补 运动误差 仿真

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基于NURBS曲线的弯曲度评定方法及误差分析 被引量：1

12

作者 阮桢 胡德金 +4 位作者 许黎明 刘茂生 时轮 王海丽 潘拯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期1267-1268,1288,共3页

弯曲度是指大长径比工件实际轴心线的弯曲走向趋势。本文根据NURBS曲线局部有理插值的特性,提出了一种能够得到光顺的三维数学模型的弯曲度评定方法,并对其评定误差与以前的方法进行了对比分析。经过数值模拟,结果表明这种基于NURBS曲... 弯曲度是指大长径比工件实际轴心线的弯曲走向趋势。本文根据NURBS曲线局部有理插值的特性,提出了一种能够得到光顺的三维数学模型的弯曲度评定方法,并对其评定误差与以前的方法进行了对比分析。经过数值模拟,结果表明这种基于NURBS曲线的弯曲度评定方法提高了弯曲度的评定精度,为大长径比工件压力矫直工艺参数分析改善了理论模型。 展开更多

关键词 nurbs曲线 弯曲度 局部有理插值 误差分析

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基于MATLAB的叶片四次NURBS曲面反求重构及分析 被引量：4

13

作者 赵晓运 宋绪丁 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第7期59-67,共9页

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NU... 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。 展开更多

关键词 四次nurbs曲面反求重构 nurbs造型方法 误差与光顺分析 叶片曲面设计

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直齿锥齿轮齿面的NURBS曲面拟合与误差分析 被引量：4

14

作者 曹雪梅 张俊峰 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第5期194-197,共4页

为提高锥齿轮加工精度,提出数字化滚检新方法。首先对三次NURBS曲线进行研究,推导出解NURBS曲线控制顶点的线性方程组。由曲线过渡到曲面,给出一对直齿锥齿轮参数,利用双三次NURBS曲面拟合齿面,并分析重构齿面过程中型值点、节点矢量、... 为提高锥齿轮加工精度,提出数字化滚检新方法。首先对三次NURBS曲线进行研究,推导出解NURBS曲线控制顶点的线性方程组。由曲线过渡到曲面,给出一对直齿锥齿轮参数,利用双三次NURBS曲面拟合齿面,并分析重构齿面过程中型值点、节点矢量、边界条件对拟合精度的影响,最后计算出拟合误差,分析可知误差较小,可以用拟合齿面代替真实齿面。该方法为数字化齿轮设计与制造提供便利。 展开更多

关键词 nurbs曲线 拟合 控制顶点 边界条件 直齿锥齿轮 误差

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基于NURBS曲线插值的实时大气折射误差修正 被引量：1

15

作者 赵晓飞 韦明智 +1 位作者 何俊华 陈良益 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1845-1849,共5页

提出了一种采用传统的逐点描迹法和NURBS曲线插值方法相结合的技术,对多种可见光测量设备进行高准确度的实时大气折射误差修正方法.该方法克服了逐点描迹法计算量大、无法达到实时计算要求等缺点,尤其适用于全自动胶片判读仪或光电经纬... 提出了一种采用传统的逐点描迹法和NURBS曲线插值方法相结合的技术,对多种可见光测量设备进行高准确度的实时大气折射误差修正方法.该方法克服了逐点描迹法计算量大、无法达到实时计算要求等缺点,尤其适用于全自动胶片判读仪或光电经纬仪中实时数据的大气折射误差修正. 展开更多

关键词 大气折射误差修正 nurbs曲线 插值 逐点描迹法 测角误差

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改进的NURBS曲线预估校正插补方法 被引量：2

16

作者 聂明星 蒋新华 陈兴武 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第21期1-4,共4页

现行的NURBS曲线参数预估校正插补方法不能预估最开始的两个参数,而且不能控制预估参数迭代修正的次数。提出改进的NURBS预估校正插补方法,该方法预估插补点参数,根据最大进给步长约束、轮廓误差约束以及法向加速度约束,判定预估参数与... 现行的NURBS曲线参数预估校正插补方法不能预估最开始的两个参数,而且不能控制预估参数迭代修正的次数。提出改进的NURBS预估校正插补方法,该方法预估插补点参数,根据最大进给步长约束、轮廓误差约束以及法向加速度约束,判定预估参数与实际参数的误差,当误差在允许范围内,则对参数步长增量进行调整,否则进行迭代修正。仿真实验结果表明,新方法通过对参数步长增量的调整,使得预估参数更加接近实际参数,较现有方法有效减少了参数迭代修正的次数,利于实时插补的实现。 展开更多

关键词 非均匀有理B样条曲线(nurbs) 预估校正 轮廓误差 步长增量

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基于误差敏感区域特殊处理的NURBS曲线拟合算法 被引量：1

17

作者 吴文江 李明霞 盖荣丽 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第10期2181-2187,共7页

在NURBS曲线拟合中,现有的提高拟合精度的方法一般是通过迭代的方式逐步逼近最优拟合曲线.但是迭代算法普遍时间代价较高,且当控制点达到一定数量后再增加控制点会导致曲线变形.另一方面,NURBS曲线拟合方式对于曲率较平缓的曲线具有较... 在NURBS曲线拟合中,现有的提高拟合精度的方法一般是通过迭代的方式逐步逼近最优拟合曲线.但是迭代算法普遍时间代价较高,且当控制点达到一定数量后再增加控制点会导致曲线变形.另一方面,NURBS曲线拟合方式对于曲率较平缓的曲线具有较高的拟合精度,而曲率变化较大的曲线则很难高精度逼近.针对这两个问题,本文提出了一种基于误差敏感区域特殊处理的NURBS曲线拟合算法.首先利用传统算法得到初步符合加工精度要求的曲线,然后对曲线进行误差分析,根据误差分布及数据饱和度,提出了误差敏感段的概念.利用NURBS曲线的局部性,无需增加控制点个数和更改参数,将误差敏感区域进行局部插值处理,从而消除局部高误差拟合区域,提高算法整体拟合精度.本文使用三次参数样条插值和Akima插值两种算法对误差敏感段进行局部替换,实验证明本算法可以通过对局部高误差区域的特殊处理而提高整体拟合精度,且替换部分区域不显著增加计算时间. 展开更多

关键词 nurbs 曲线拟合 误差敏感段 局部插值

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基于NURBS插补与等效误差法的直接驱动XY平台轮廓控制 被引量：1

18

作者 王丽梅 刘瑞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第2期77-80,共4页

为满足复杂型面零件的高速高精加工要求,采用造型功能强大的NURBS曲线插补的方法作为指定加工曲线的路径给定。对于由两台直线电机驱动的XY平台,系统的非线性、不确定因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度... 为满足复杂型面零件的高速高精加工要求,采用造型功能强大的NURBS曲线插补的方法作为指定加工曲线的路径给定。对于由两台直线电机驱动的XY平台,系统的非线性、不确定因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于自由曲线跟踪且容易计算的XY平台等效误差非线性模型。为使采用等效误差法设计的控制器与NURBS插补路径给定兼容,采用Sylvester隐式化方法将NURBS曲线的参数形式转换为代数形式,从而将两者恰当的进行结合。综合使用两种方法设计二阶滑模控制器,在满足自由曲线加工的同时亦削弱了非线性因素的影响,使直线电机XY平台达到高精加工的要求。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地提高XY平台的轮廓加工精度。 展开更多

关键词 非均匀有理B样条 轮廓控制 等效误差 XY平台

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基于预估误差补偿的NURBS曲线插补算法 被引量：4

19

作者 任杰青 刘凯 赵东标 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第8期1201-1205,共5页

针对传统NURBS曲线插补算法计算量大、耗时多的问题,提出基于预估误差补偿的NURBS曲线预估-校正插补算法。该算法能够以简单的线性运算代替复杂的求导运算,有效降低了计算的复杂度,提高了计算效率。并能根据曲线曲率变化趋势对预估参数... 针对传统NURBS曲线插补算法计算量大、耗时多的问题,提出基于预估误差补偿的NURBS曲线预估-校正插补算法。该算法能够以简单的线性运算代替复杂的求导运算,有效降低了计算的复杂度,提高了计算效率。并能根据曲线曲率变化趋势对预估参数值进行补偿,使预估参数值更接近实际值。为了解决传统校正公式收敛速度慢的问题,提出基于割线法的校正公式。该校正公式为超线性收敛,有效减少了迭代计算的次数。仿真结果表明:该算法的计算量小,可操作性强,稳定性好,可靠性高。能够对插补产生的速度波动进行有效控制,满足实时插补的要求。 展开更多

关键词 nurbs曲线插补 预估-校正 误差 计算效率 收敛

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常见NURBS曲面上的C^2曲线插值法 被引量：1

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作者 孙越泓 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期486-489,共4页

研究限制在光滑曲面Σ上的曲线插值问题。基于构造一个 D R2 → R3,且像集为Σ的映射 ,将曲面上曲线插值归结为通常 R2上的插值曲线构造 ,避免了一般曲面上测地距离不易求得的难题 ,获得了如球面、圆柱面、圆锥面等常用曲面上的 NURBS... 研究限制在光滑曲面Σ上的曲线插值问题。基于构造一个 D R2 → R3,且像集为Σ的映射 ,将曲面上曲线插值归结为通常 R2上的插值曲线构造 ,避免了一般曲面上测地距离不易求得的难题 ,获得了如球面、圆柱面、圆锥面等常用曲面上的 NURBS插值曲线。进一步用 NURBS构造曲面Σ,解其反演方程 ,在平面上进行NURBS插值 ,给出一般参数曲面 Σ上 C2 曲线插值方法。并对大量实例进行计算 ,分析误差 ,绘出曲线插值图 ,从 RMSE(Root-mean-square error)误差及绘制的实例图看 ,插值效果好。 展开更多

关键词 光滑曲面 nurbs 映射 曲线插值 误差分析

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