为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工, 对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先, 通过平行截面法获得抛磨路径割线, 以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着, 提取曲线特征参数, 根据设定的阈值进行抛磨点规划, 再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划, 从而得到完整的抛磨路径。然后, 将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后, 搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明, 此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工, 测得表面粗糙度分别为0.695~0.930 μm和2.803~3.243 μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划, 使工具和工件保持最大接触, 从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。

为实现无实体楦基础的数字化量足制鞋, 提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)特征曲线自适应变形的个性化鞋楦定制系统, 将足部NURBS特征曲线依据一定的舒适度规则变形成相应的鞋楦特征曲线来实现鞋楦定制。该系统采用切平面法获取足部的特征点、特征曲线和特征尺寸, 重建出足部NURBS特征曲线。建立了足楦舒适度匹配规则, 并根据变形方式及次序不同将特征曲线分为四种类型。以特征点、特征结点和特征尺寸作为约束, 结合足楦舒适度规律驱动足部特征曲线自适应变形, 生成相应的鞋楦特征曲线。最后, 构建出鞋楦特征框架, 通过特征曲线增添操作和曲面细分造型完成定制鞋楦的设计。给出了男士皮鞋鞋楦的设计实例和定制结果, 定制时间在480 s内, 定制的鞋楦美观大方。该系统具有实用性, 且定制鞋楦的再设计利用率显著提高。

研究了已网格化的曲面片之间的拼接技术并对现有的拼接算法进行了改进。首先, 根据哈特利-贾德的弦长参数化算法求取非均匀有理B样条(NURBS)曲线上的节点向量,利用节点向量和曲线反求出控制顶点, 并采用投影变换的方法求出权因子。其次, 根据要求调整曲面片上的控制顶点, 使曲面片之间达到G1连续。最后, 再对已拼接好的曲面片上的控制顶点进行整体修改, 重新排列整张曲面片上的控制顶点, 从而实现曲面片的无缝拼接。用专业的三维造型软件对拼接后合并的曲面片进行了测试, 结果表明, 该方法在保证曲面片之间G1连续的情况下可使多块曲面片实现无缝拼接, 无缝拼接试验中的平均误差为0.0049°。

在离子束抛光工艺中，为了提高驻留时间求解算法在工件边缘处的求解精度，通常需要对原始面形误差数据进行边缘虚拟延展。要求原始面形误差数据与虚拟延展面光滑拼接，并在延展区域具有可控的不确定性。非均匀有理B样条(NURBS)曲面常用在机械制造领域对复杂形状物体进行三维建模。引入非均匀有理B样条曲面并结合泽尼克(Zernike)多项式拟合对一典型的圆形光学元件面形误差自由曲面数据进行延展。通过对典型面形误差曲面延展前后的等效功率谱密度曲线分析可以看出，延展后在面形误差频率大于0.05 mm-1时其面形误差改善量均大于70％;将该典型延展面应用于特定驻留时间求解算法中，使得预测加工精度的均方根值由1.18 nm改善至0.19 nm。这表明，采用非均匀有理B样条曲面延展光学元件面形误差能够获得光滑拼接的虚拟延展曲面，并能大大改善离子束抛光工艺中驻留时间算法的求解精度。

为满足运动鞋制造业中个性化的需求, 建立了基于光切法进行三维形貌测量的鞋楦定制专家系统。提出了参数化的标准鞋楦模型数据库,采用最小二乘拟合逼近方法将鞋楦点云数据表示为NURBS曲线从而建立该数据库。提出了根据脚型特征端点对脚型分段的方法。以制鞋经验公式与国家标准为依据,在足印点轮廓区规定出初始分段,然后以产生式的表达规则建立分段鞋楦舒适度经验知识库。将标准鞋楦模型数据库、经验知识库结合推理机制,建立起运动鞋楦定制的专家系统概念,并利用该概念建立起针对运动鞋楦的专家系统,对特定脚型进行了运动鞋楦的定制,此类专家系统可推广至各类鞋楦。