基于STL模型的复杂曲面加工刀具轨迹规划方法研究
发布时间：2022-01-14 20:11
随着复杂曲面在工业领域的应用日趋广泛,复杂曲面的数控加工技术受到了越来越多的关注。STL格式是三维复杂曲面的表达形式之一,且STL模型与原曲面模型之间的一致性较高,因此基于STL模型的数控加工方法受到了很多学者的重视。基于STL模型的复杂曲面加工可有效减少刀具轨迹规划的计算量、提高加工效率、缩短具有复杂外形产品的研发周期。本文基于STL格式,研究了复杂曲面的刀具轨迹规划算法。本论文的研究内容主要包括以下方面:（1）研究了STL模型文件冗余数据滤除算法。STL文件原始数据是离散的且存在大量冗余信息,为了更加方便的利用其数据,需对三角形面片数据进行精简并按一定规律存储。本文在分析STL文件信息特征的基础上,设计点表与面表等类型的数据结构;然后采用哈希表方法对文件冗余数据进行识别与剔除,同时完成点表与面表的数据存储,为后续的STL信息处理奠定了基础。（2）研究了STL模型的偏置算法。为便于规划刀具轨迹所需的刀位点数据计算,首先对STL模型进行偏置。利用三角形面片的点表数据,获取顶点的一阶邻域三角形索引值,检索出面表中相应的三角形数据,进而得到所需的必要信息;然后根据该信息通过顶点单位法向量计...
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２?ＳＴＬ模型??
三角形数目也就随之越多，坐标数据的冗余量也就越多，因此构建拓??扑关系时数据处理的效率会变得较低。??图２－４为图２－２中ＳＴＬ模型的一个ＡＳＣＩＩ数据，从中我可以看出ＡＳＣＩＩ文??件数据以浮点数据形式给出，每个三角形包含顶点坐标与法向量坐标。若以正方??体ＳＴＬ模型为例，一个正方体ＳＴＬ模型按照该规则需要２４个顶点坐标与８个法??向量坐标，但一个正方体ＣＡＤ模型仅仅需要８个顶点绘制且不需要单位法向量??坐标
２．４．４冗余顶点的滤除效果??为了验证上述冗余顶点滤除算法此处选取４个三角形面片数量依次增加的??ＳＴＬ模型进行验证。如图２－７所示的直方图，可以清晰的看到ＳＴＬ文件的二进??制格式占用的内存少于文本格式，而利用本文算法去除冗余数据之后的ＳＴＬ文??件所占用的内存大大少于二进制格式。通过数据的对比，去除冗余数据之后的三??个模型的占用内存量依次相对于文本格式占用内存平均减少９４％；相对于二进制??格式占用内存减少６４％。可以得出上述算法在去除冗余数据，说具有一定的效果，??可以减少ＳＴＬ文件占用内存量，从而提高后续数据的处理效率。??＝ｒ?１??５５０?ｒ?Ｉ?：进制格式?■■??５００?Ｉ?除??４５０?：??■??卜．?＿?■??内３５０??Ｈ?Ｈ??Ｓ?２５０?■?２１１??ｉＩｉｌ?ｌ?Ｌ?Ｌ??３９４?１１９２?１３８８?１８６２??三角形面片数个??图２－７冗余顶点滤除效果对比??２．５?ＳＴＬ模型的偏置算法研究??复杂曲面在进行铣削加工时主要是利用刀具的刀刃与被加工的曲面的理想??轮廓的相对运动切除多余毛坯材料，以获得加工曲面。在数控加工中，为便于确??定刀具在工件坐标系中的位置，在规划刀具路径时以刀位点的轨迹作为刀具轨??迹。在轨迹规划时，本文对加工表面进行偏置，其偏置距离取决于刀具的形状与??大小
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STL模型的模具型腔分割算法研究及应用[J]. 吴展翔,甘屹,孙福佳. 电子科技. 2019(07)
[2]基于曲率约束和位移补偿的NURBS曲线柔性高精插补方法[J]. 高翔宇,刘晓健,裘乐淼,张树有. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(12)
[3]中国高端装备制造业产品内分工程度与地位[J]. 齐兰,王姗. 吉林大学社会科学学报. 2018(06)
[4]一种双NURBS曲线的参数迭代插补算法[J]. 江本赤,王建彬,苏学满. 机械科学与技术. 2019(05)
[5]基于复杂曲面的数控加工刀具轨迹设计[J]. 王晓宏. 自动化与仪器仪表. 2018(10)
[6]STEP-based Feature Recognition System for B-spline Surface Features[J]. Bitla Venu,Venkateswara Rao Komma,Deepanshu Srivastava. International Journal of Automation and Computing. 2018(04)
[7]工业4.0背景下中国制造业转型升级的现实条件与发展策略[J]. 兰筱琳,黄茂兴. 中国矿业大学学报(社会科学版). 2018(05)
[8]一种基于MATLAB的STL文件分层切片算法[J]. 丁华锋,王卓,刘婧芳,孙龙,张良安. 机床与液压. 2018(05)
[9]五轴线性刀路的转接光顺及轨迹生成算法[J]. 赵欢,张永红,丁汉. 机械工程学报. 2018(03)
[10]面向STL模型的在机检测系统测点法矢计算[J]. 高珊,王喆,王太勇,于治强,刘长玲. 机械科学与技术. 2018(08)
硕士论文
[1]B样条曲线生成逼近及其数控编程加工[D]. 段爱玲.兰州交通大学 2018
[2]基于STL模型的分层算法研究与软件实现[D]. 黄丽.山东农业大学 2016
[3]三角网格模型的等残留高度刀具轨迹规划及拟合[D]. 蔡光辉.湘潭大学 2015
[4]基于反求工程的复杂曲面数控加工研究[D]. 王黎明.兰州理工大学 2009
[5]曲面加工刀具轨迹生成技术的研究与实现[D]. 王海春.武汉理工大学 2009
本文编号：3589136
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２?ＳＴＬ模型??
三角形数目也就随之越多，坐标数据的冗余量也就越多，因此构建拓??扑关系时数据处理的效率会变得较低。??图２－４为图２－２中ＳＴＬ模型的一个ＡＳＣＩＩ数据，从中我可以看出ＡＳＣＩＩ文??件数据以浮点数据形式给出，每个三角形包含顶点坐标与法向量坐标。若以正方??体ＳＴＬ模型为例，一个正方体ＳＴＬ模型按照该规则需要２４个顶点坐标与８个法??向量坐标，但一个正方体ＣＡＤ模型仅仅需要８个顶点绘制且不需要单位法向量??坐标
２．４．４冗余顶点的滤除效果??为了验证上述冗余顶点滤除算法此处选取４个三角形面片数量依次增加的??ＳＴＬ模型进行验证。如图２－７所示的直方图，可以清晰的看到ＳＴＬ文件的二进??制格式占用的内存少于文本格式，而利用本文算法去除冗余数据之后的ＳＴＬ文??件所占用的内存大大少于二进制格式。通过数据的对比，去除冗余数据之后的三??个模型的占用内存量依次相对于文本格式占用内存平均减少９４％；相对于二进制??格式占用内存减少６４％。可以得出上述算法在去除冗余数据，说具有一定的效果，??可以减少ＳＴＬ文件占用内存量，从而提高后续数据的处理效率。??＝ｒ?１??５５０?ｒ?Ｉ?：进制格式?■■??５００?Ｉ?除??４５０?：??■??卜．?＿?■??内３５０??Ｈ?Ｈ??Ｓ?２５０?■?２１１??ｉＩｉｌ?ｌ?Ｌ?Ｌ??３９４?１１９２?１３８８?１８６２??三角形面片数个??图２－７冗余顶点滤除效果对比??２．５?ＳＴＬ模型的偏置算法研究??复杂曲面在进行铣削加工时主要是利用刀具的刀刃与被加工的曲面的理想??轮廓的相对运动切除多余毛坯材料，以获得加工曲面。在数控加工中，为便于确??定刀具在工件坐标系中的位置，在规划刀具路径时以刀位点的轨迹作为刀具轨??迹。在轨迹规划时，本文对加工表面进行偏置，其偏置距离取决于刀具的形状与??大小
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STL模型的模具型腔分割算法研究及应用[J]. 吴展翔,甘屹,孙福佳. 电子科技. 2019(07)
[2]基于曲率约束和位移补偿的NURBS曲线柔性高精插补方法[J]. 高翔宇,刘晓健,裘乐淼,张树有. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(12)
[3]中国高端装备制造业产品内分工程度与地位[J]. 齐兰,王姗. 吉林大学社会科学学报. 2018(06)
[4]一种双NURBS曲线的参数迭代插补算法[J]. 江本赤,王建彬,苏学满. 机械科学与技术. 2019(05)
[5]基于复杂曲面的数控加工刀具轨迹设计[J]. 王晓宏. 自动化与仪器仪表. 2018(10)
[6]STEP-based Feature Recognition System for B-spline Surface Features[J]. Bitla Venu,Venkateswara Rao Komma,Deepanshu Srivastava. International Journal of Automation and Computing. 2018(04)
[7]工业4.0背景下中国制造业转型升级的现实条件与发展策略[J]. 兰筱琳,黄茂兴. 中国矿业大学学报(社会科学版). 2018(05)
[8]一种基于MATLAB的STL文件分层切片算法[J]. 丁华锋,王卓,刘婧芳,孙龙,张良安. 机床与液压. 2018(05)
[9]五轴线性刀路的转接光顺及轨迹生成算法[J]. 赵欢,张永红,丁汉. 机械工程学报. 2018(03)
[10]面向STL模型的在机检测系统测点法矢计算[J]. 高珊,王喆,王太勇,于治强,刘长玲. 机械科学与技术. 2018(08)
硕士论文
[1]B样条曲线生成逼近及其数控编程加工[D]. 段爱玲.兰州交通大学 2018
[2]基于STL模型的分层算法研究与软件实现[D]. 黄丽.山东农业大学 2016
[3]三角网格模型的等残留高度刀具轨迹规划及拟合[D]. 蔡光辉.湘潭大学 2015
[4]基于反求工程的复杂曲面数控加工研究[D]. 王黎明.兰州理工大学 2009
[5]曲面加工刀具轨迹生成技术的研究与实现[D]. 王海春.武汉理工大学 2009
本文编号：3589136
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3589136.html
