基于几何体代数结构的Minkowski和计算方法建模与分析
本文关键词: Minkowski和 碰撞干涉检测 代数结构 凸多面体 类环状凹多面体 出处:《燕山大学》2016年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:智能制造作为国内外研究的一大热点,日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容。碰撞干涉检测的精度和效率是衡量智能制造水平的一个重要指标,是促进该行业发展的关键技术之一。Minkowski和作为计算几何的一个重要分支,是一种研究几何模型间精确相对位置关系的工具。然而,现有Minkowski和算法复杂度均较高,很大程度上限制了其应用范围。为了进一步提高Minkowski和构造效率,提升其应用价值,本文直接从几何模型的拓扑结构着手,构建其代数结构,并依此对Minkowski和的计算方法进行建模与分析。首先,依多面体及多边形拓扑结构,探究其代数表达,提出几何模型代数结构的概念,并分析其上各顶点极点区域的结构。其次,对两凸多面体Minkowski和计算方法进行建模与分析。该模型主要包括一种更加直接的Minkowski和边界平移小面集解法模型及一种快速精确的平移小面集上“洞”的修补方法模型。模型的有效性、稳定性及高效性从理论及实验两个角度进行了分析。再次,采用卷积的思想对涉及凹多面体及凹多边形Minkowski和计算方法进行建模与分析。其中,类环状凹多面体与凸多面体Minkowski和计算方法模型主要包括两步:首先,基于多面体的代数结构,得到类环状凹多面体与凸多面体的简化卷积;其次,采用平面扫描法对简化卷积内部面信息进行裁剪,将散乱空间平面片间的求交过程简化为平面有序线段间的求交过程,以提取精确的Minkowski和边界。两凹多边形Minkowski和计算方法模型包括如下三步:首先,基于多边形代数结构,计算其简化卷积;其次,将简化卷积分为内部折线类及边界折线类,并依多边形代数结构对边界折线类的邻接顺序进行判定;最后,相邻边界折线类依次求交,直接提取精确的Minkowski和边界。所构建模型的有效性、稳定性从理论及实验两个角度进行了分析。最后,为了验证基于多面体代数结构的Minkowski和计算方法模型的实用性,对模型在一类特殊机械部件虚拟装配过程中的应用进行研究。首先,结合Minkowski和计算方法模型的特点,对装配部件Minkowski和的构造性质进行分析;其次,鉴于装配部件Minkowski和特性,探究基于Minkowski和的机械虚拟装配检测算法;最后,通过理论分析及仿真实验对模型的实用性及算法的有效性、稳定性进行验证。
[Abstract]:As a hot topic in intelligent manufacturing research at home and abroad, has become the core content and the major development trends of the manufacturing industry in the future. Collision detection accuracy and efficiency is an important index to measure the level of intelligent manufacturing, promoting the development of the industry is one of the key technologies of.Minkowski and as an important branch of computational geometry, is a a geometric model of the precise relative position between the tools. However, the existing Minkowski and the complexity of the algorithm are high, largely limits the scope of its application. In order to further improve the efficiency of Minkowski and structure, improve its application value, this paper starts directly from the topology of geometric model, construct its algebraic structure, and so on Modeling and analysis of calculation method and Minkowski. Firstly, according to the polyhedron and polygon topology, explore the algebraic expression, the geometric model of algebraic structure The concept and the structure analysis of the vertices on the pole region. Secondly, the modeling and analysis of two convex polyhedral Minkowski and calculation method. This model includes a more direct translation set method Minkowski and boundary facet model and a fast and accurate translation facet set the "hole" model. The effective method for repairing the model, stability and efficiency are analyzed from two aspects of theory and experiment. Thirdly, the modeling and analysis of concave polyhedron and concave polygon Minkowski and computational methods of convolution thought. Among them, the ring concave polyhedron and a convex polyhedron and Minkowski model calculation method includes two steps: first, algebraic structure based on the simplified polyhedron, convolution ring concave polyhedron and a convex polyhedron; secondly, cut to simplify convolution internal face information by using the plane sweep method, the scattered The space between the film plane intersection is simplified to the ordered plane intersection of lines, in order to extract accurate Minkowski and boundary. The model two concave polygon Minkowski and calculation method comprises the following three steps: first, based on the calculation of the polygon algebraic structure, simplify convolution; secondly, will simplify the volume integral internal and boundary line line, and according to the sequence adjacent to boundary line polygon algebra class are determined; finally, the adjacent boundary line in class intersection, direct extraction of accurate Minkowski and boundary. The effectiveness of the proposed model, the stability is analyzed from two aspects of theory and experiment. Finally, in order to verify the practicability of the model Minkowski and the calculation method of polyhedral algebra structure based on the research on Application of the model in a special class of mechanical parts in virtual assembly process. First, the combination of Minkowski and calculation method of die The characteristics of the type of structure, properties of assembly parts Minkowski and analyzed; secondly, in view of the assembly parts of Minkowski and explore characteristics of virtual assembly of mechanical detection algorithm based on Minkowski and; finally, the effectiveness and practicability of the algorithm model of theoretical analysis and simulation experiment, the stability is verified.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH16
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 銉■RENM■■ Alper Osman;BALGET■R Handan;ERGüT Mahmut;;On the Ruled surfaces in Minkowski 3-space R_1~3[J];Journal of Zhejiang University Science A(Science in Engineering);2006年03期
2 李梅;一类三维Minkowski空间中的曲线[J];沈阳工业大学学报;2002年06期
3 杨光;吴森林;计东海;;对称的Minkowski平面上非方常数的等价表示[J];哈尔滨理工大学学报;2007年02期
4 刘珊珊;计东海;吴森林;;具有π/2性质的Minkowski平面的一个特征[J];哈尔滨理工大学学报;2007年04期
5 彭超;;Minkowski算子在画法几何中的应用[J];东北重型机械学院学报;1992年02期
6 钱金花;刘会立;金钢;;三维Minkowski空间中的类光螺线[J];东北大学学报(自然科学版);2012年12期
7 王雪茹;韩亚欧;;三维Minkowski空间中的从切曲线[J];沈阳航空工业学院学报;2006年02期
8 钱金花;刘会立;;三维Minkowski空间中的类光Bertrand曲线[J];东北大学学报(自然科学版);2009年07期
9 马绍惠;卓伟;王志华;;网格环境下剖分算法提高Minkowski求和效率的实验研究[J];科学技术与工程;2014年03期
10 徐秀娟;卢小娜;;Minkowski逆不等式的一种新证[J];河北理工大学学报(自然科学版);2010年04期
相关会议论文 前1条
1 ;Conformal Triality of de Sitter,Minkowski and Anti-de Sitter Spaces[A];Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop--Experimental Tests on Special Relativity and Determination of Intertial Systems[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 张剑飞;基于冗余过滤的多面体Minkowski和计算方法研究[D];燕山大学;2015年
2 李晋;从L_p Minkowski赋值到Orlicz赋值以及一般性的函数值赋值[D];上海大学;2016年
3 蒋晓萌;Minkowski空间中布朗运动在伪球面上的边缘到达分布[D];吉林大学;2017年
4 张步英;基于几何体代数结构的Minkowski和计算方法建模与分析[D];燕山大学;2016年
5 纪凤辉;三维Minkowski空间中的螺旋面和伪全脐曲面[D];大连理工大学;2006年
6 耿清甲;直接映射机制的Minkowski和算法理论研究[D];燕山大学;2014年
7 孔令令;四维Minkowski空间中子流形的微分几何[D];东北师范大学;2010年
8 胡长青;Firey p-和的Christoffel-Minkowski问题[D];华东师范大学;2003年
9 黄卿中;Orlicz Minkowski问题及其相关极值问题[D];上海大学;2014年
10 汪卫;赋值在Lp-Brunn-Minkowski理论研究中的应用[D];上海大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘元峰;基于Minkowski和的飞机翼身自动对接技术研究[D];燕山大学;2015年
2 公磊;Minkowski分形微带贴片天线的理论研究与设计[D];燕山大学;2015年
3 孙哓敏;Minkowski平面内的等腰集[D];河北师范大学;2016年
4 谷伟莉;三维Minkowski空间中广义常比率类时曲面的分类[D];郑州大学;2016年
5 刘建国;对偶平均Minkowski非对称度临界点集的若干性质[D];苏州科技大学;2017年
6 宋伟;Minkowski平面圆的相关问题的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 曾宇;一类曲线的Minkowski容度[D];华中师范大学;2005年
8 杨光;非方常数在对称的Minkowski平面中的计算与表示[D];哈尔滨理工大学;2006年
9 赵广宇;三维Minkowski空间中一般螺线的几何性质[D];东北师范大学;2006年
10 李跃全;Minkowski平面上的切线与割线[D];哈尔滨理工大学;2010年
,本文编号:1548904
本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/1548904.html