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阿基米德螺线拟Bernstein基最佳阶数的确定

2012-07-06程攀科周先东刘悦宁

关键词:性质利用

马 翠,程攀科,周先东,刘悦宁

(1.第三军医大学 a.数学教研室;b.学员旅13队,重庆 400038;2.重庆市垫江县人民武装部,重庆 408300)

CAGD/CAD系统是通过用多项式曲线或曲面来表示零件的形状,进而精确地制造出零件。阿基米德螺线是CAGD/CAD系统中很重要的几何对象,但阿基米德螺线是空间 {1,sint,cost,tsint,tcost}中的曲线[1-5],因此不能在CAGD/CAD系统中直接利用。通过用拟Bernstein基来表示阿基米德螺线,进而构造出多边形来控制阿基米德螺线,可使其在CAGD/CAD系统中得到很好的利用。由于阿基米德螺线的精度随其拟Bernstein基阶数的增加而增加,而现有的文献只考虑到5阶的情况[6-7],不一定满足高精度的要求,因此对n阶的情形进行研究具有实际意义。本文通过对n阶情形的讨论,得到相应的多边形的顶点通式,从而确定了多边形。工业生产时,综合考虑经济因素和实际价值得到对应的精度,进而利用多边形的顶点通式及面积差值法即可确定拟Bernstein基的最佳阶数。运用阿基米德螺线来构造凸轮[8-10],可使凸轮更加接近理想形状,从而体现了阿基米德螺线的实际意义。

1 阿基米德螺线的表示

设R、Q是阿基米德螺线上的2点,O是极点,并且∠ROQ=α,则α是弦RQ对应的张角,其中弦长如图1所示。

阿基米德螺线在直角坐标系中表示为

图1 阿基米德螺线的确定

2 拟Bernstein基的确定

由于阿基米德螺线必须要在多边形的控制下才能在CAGD/CAD系统中很好地利用,故接下来首先讨论确定多边形所需要的拟Bernstein基及其相关性质。定义拟Bernstein基的初始基[6-12]如下:

当n≥4时,由文献[8-12]可知:

拟Bernstein基……

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