基于多信息体素模型的干涉检测和处理算法的研究

发布时间：2020-06-09 04:21

【摘要】：在面向三角网格模型的增材制造领域以及多轴减材加工领域的干涉检测和处理过程中,存在由于三角网格模型的求交布尔运算效率瓶颈问题,导致的干涉检测困难以及干涉处理准确性不高等现象。针对此类问题,本文通过对三角网格模型的特性、体素模型以及体素模型布尔运算过程进行研究,建立了一种多信息两级体素模型数据结构,并在该数据结构的基础上设计了针对三角网格模型加工的干涉检测和处理算法。本文所设计的多信息两级体素模型是一种基于三角网格原始数据以及拓扑关系建立的两级体素模型。在模型的底层,构建了两个属性信息三维数组作为两级体素空间的映射,并在数组的每个元素中存储对应体素单元的属性值。使用另一个表面信息三维数组,保存第二级体素空间中每个边界体素记录的种子三角网格ID。在模型的建立过程中,首先在第二级体素空间中记录种子三角网格并识别出边界体素,然后通过对边界体素进行行程编码的方式逐平面地识别出平面中实体体素,最后建立起第一级体素模型完成该数据结构的建立。基于多信息两级体素模型,本文分别设计了针对全局干涉和局部干涉的干涉检测及处理算法。针对全局干涉问题,本文首先将全局干涉现象分为“相切式”和“贯穿式”两种类型。然后设计了一种沿着刀轴线逐段离散的全局干涉检测算法,从干涉的体素中索引出模型局部表面网格进行精细判断。对于“相切式”全局干涉的,本文设计了一种基于包围盒的刀具姿态调整算法进行处理。针对“贯穿式”全局干涉,则先利用刀位点处“调节半球”找出所有半球内边界体素,再基于这些边界体素中的三角网格邻域进行刀具姿态调节。针对局部干涉现象,本文则采用“抬刀”的思路进行过切现象的处理以实现局部干涉的去除。本文所述多信息两级体素模型能够同时提供空间任意一点处相对于原始模型表面的“相对位置信息”以及表面的“局部形貌信息”。基于该数据结构设计的干涉检测和处理算法则具备高效、准确的优点,能够有效处理三角网格模型上任意位置处的全局干涉和局部干涉问题,并提供一个无干涉刀具姿态的可行方案集合。
【图文】：

平面图,平面图,单元,行程编码

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141501图 2-9 体素单元平面图Figure 2-9 flat diagram of voxels方向进行行程编码，规定行程的边界体素区间，这是一段平素的 X 坐标值作为这条边的行界体素，代表了一条垂直于作为它的行程编码；层体素平面里的所有边界体素中依次相邻的两段行程编码之间，图中第 4 行，就有四个行程的四段边界区间。而这边界区间[13, 13]之间的区域[10, 12]就是

实体,连通性,模型,界区

体素空间中的模型是构成的体素模型内部依旧具一段实体体素构成的区间，，必。如图 2-11 中第 13 行的一段行的实体区域[2, 5]相通。质以及建立好的行程编码，本层体素平面中 Y 值最低行向界区间相通的区间段；然后从一实体区间或边界区间相通的12131415Y14行边界区间[1, 6]
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】