基于多轴加工的激光直接金属沉积系统软件设计及算法优化

发布时间：2021-03-09 08:25

　　近来年,随着金属增材制造技术的不断发展,激光直接金属沉积技术越来越多的进入到制造工业的研究视野中,并且在航空、医疗领域有着广泛的应用前景。同时,越来越多的研究者发现,基于多轴加工的激光直接金属沉积技术,对具有一定倾斜角度的模型工件具有更好的制造效果。但是目前针对此方向的研究大多集中于特定模型,或者工艺参数上的优化,而缺少一整套能直接产生其多轴加工代码的软件系统。针对这一问题,本文对传统软件及算法进行了改进,设计了基于多轴加工的激光直接金属沉积系统完整软件,完成了从模型读取,到切片数据处理,继而到路径规划及加工代码输出的全套软件流程。在模型读取部分,设计了对应的数据存储格式,完成了模型的拓扑重建,并针对STL模型冗余数据过多的问题,根据机器人系统精度设计了基于二进制串码的数据精简算法。在切片数据处理部分,将模型表面法向量引入了切片运算,并据此生成了加工时的姿态向量信息,利用这些信息完成了各层外轮廓数据生成、简化、偏置计算。同时,采用了一种改进Savitzky-Golay算法,利用各点间的欧式距离来生成参数化坐标,并对姿态向量进行降维,再用滑动窗口曲线拟合的方式来对姿态轨迹进行了平滑优化。... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

激光直接金属沉积原理图

工程硕士学位论文的影响，甚至由加工路径体现的制造过程中时域及空域参数不同，各部分力学性能差异，继而影响其整个服役性能。在基于三轴加工属沉积过程中，上下层叠加错位会引起“阶梯效应”，而由于金属添加支撑的缘故，熔池在倾斜角较大的边缘往往容易坍塌[12]，这也形状的零部件难以成型。

是由国外相关研究人员提出的。Dolenc 和 M kel 是最初提出基于台础自适应分层算法的研究者，采用变层高的方式增加了每层之间的过；Kulkarni 和 Dutta 提出了一种改进的自适应切片算法，首次利用模曲面信息提取层高并评估每层的尖角误差，以达到减小阶梯误差的目urin 等人采用了一种外表面和内部使用不同层高切片的方案，外部利变化来进行最小化阶梯误差式切片，内部根据具体工艺参数使用较大切片，以达到外部制造精细化，内部制造快速化的目的[18]；Tyberg J 统自适应切片中产生了不必要层的问题，设计了一种本地化独立分割，消除了大部分不能有效提高整体零件表面质量的切片，大大优化了。这些研究者都是在传统等层高切片方式的基础上，以减小阶梯误差时间为目的，根据所给模型的参数曲线、拟合曲面、外表面直接信息误差来对层高进行有约束的计算，以此种方式切片生成的路径进行增材了制造的精度，但是本质上，这些技术依然是以三轴加工为基础的，切片方法。

【参考文献】：
期刊论文
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[8]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东.  中国材料进展. 2015(09)
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本文编号：3072575