激光熔覆再制造过程中的分层切片方法

发布时间：2017-04-15 08:44

  本文关键词：激光熔覆再制造过程中的分层切片方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光熔覆再制造技术以丧失使用价值的损伤、废旧零部件作为再制造毛坯，利用以激光熔覆技术为主的高新技术对其进行批量化修复、性能升级，所获得的激光再制造产品在技术性能上和质量上都能达到甚至超过新品的水平。 文中对激光熔覆再制造过程中模型的分层切片算法进行了研究，研究对象为当前业界通用格式STL模型。利用三维图形库OpenGL的卓越的渲染能力和交互式场景处理能力，结合C++中MFC编程，进行模型可视化研究。通过光照处理，实现了模型真实感显示，可以有效验证模型的正确性，为后续处理提供了方便。提出了基于三角形面片分类的定向分层细化算法，采用等厚分层法对模型进行预处理，并根据截面轮廓的面积变化率调整分层厚度，解决了修复加工时间与修复精度之间的矛盾，使二者达到了一定程度的协调。基于三角形面片的位置信息对模型面片进行分类，减少了三角形面片与切平面相交性的判断次数，利用三角形面片边的连续性降低了运算复杂度。对缺陷轮廓进行了分类研究，利用模型信息的连续性，对不封闭缺陷轮廓进行封闭化处理。 实验过程中，借助FANUC机器人激光熔覆系统进行熔覆实例研究。研究了机器人与二轴变位机位姿关系的标定，提出了基于球面拟合法的机器人与变位机位姿关系标定法对变位机进行精确标定。将工件缺陷部分边界信息转化为机器人熔覆路径，采用Roboguide仿真软件进行熔覆再制造模拟。最后，通过实验验证了分层切片过程中所获取的边界信息的正确性。
【关键词】：激光熔覆再制造 STL模型 分层切片 机器人 仿真
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 激光熔覆再制造技术10-13
• 1.2.1 快速成型技术11-12
• 1.2.2 激光熔覆技术12
• 1.2.3 激光熔覆再制造技术12-13
• 1.3 机器人激光熔覆系统13-16
• 1.3.314-16
• 1.3.3.1 工业机器人14-15
• 1.3.3.2 用于激光熔覆的高功率激光器15
• 1.3.3.3 材料进给系统15-16
• 1.4 再制造过程中的模型分层16-19
• 1.4.1 STL 模型分层算法16-18
• 1.4.2 模型分层过程中的可视化研究18-19
• 1.5 研究内容和意义19-21
• 第二章 STL 模型的可视化研究21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 STL 格式的介绍21-22
• 2.3 算法的开发工具22-24
• 2.3.1 MFC23
• 2.3.2 OpenGL[32,33]23-24
• 2.4 STL 模型的读取24-28
• 2.4.1 定义 STL 文件相关的数据结构24-26
• 2.4.2 STL 模型的数据存储方式26-27
• 2.4.3 STL 模型的读取算法27-28
• 2.5 STL 模型在 OPENGL 中显示28-33
• 2.5.1 程序框架搭建[35]29-30
• 2.5.1.1 像素格式29
• 2.5.1.2 渲染描述表29
• 2.5.1.3 Visual Studio2010&OpenGL 开发环境搭建29-30
• 2.5.2 STL 模型的显示30-33
• 2.5.2.1 OpenGL 视图30-31
• 2.5.2.2 光照处理31-33
• 2.5.2.3 STL 文件的真实感图形可视化结果33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 基于三角形面片分类的定向分层细化算法34-56
• 3.1 STL 模型分层处理的基本过程34-35
• 3.2 定层厚法预切片35-50
• 3.2.1 基于三角形面片位置信息的分组方法35-37
• 3.2.2 三角形面片与切平面求交37-40
• 3.2.2.1 切平面与三角形面片位置关系分类37-38
• 3.2.2.2 三角形面片与切平面交点求解方法38-40
• 3.2.3 截面轮廓线的处理40-49
• 3.2.3.1 截面轮廓线的生成40-41
• 3.2.3.2 截面轮廓数据的有序化41-45
• 3.2.3.3 缺陷部分截面轮廓的判定45-49
• 3.2.4 生成填充扫描线49-50
• 3.3 基于面积变化率的定向分层细化算法50-53
• 3.3.1 截面轮廓面积的计算51-52
• 3.3.2 分层厚度的调整52-53
• 3.4 基于三角形面片分类的定向分层细化算法53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 机器人激光熔覆系统及再制造实例研究56-72
• 4.1 机器人激光熔覆系统的组成56-58
• 4.2 机器人离线编程简介58-63
• 4.2.1 ROBOGUIDE59-60
• 4.2.2 机器人工作单元的标定60-62
• 4.2.3 离线编程的基本过程62-63
• 4.3 生成机器人的激光熔覆路径63-67
• 4.3.1 坐标转换[47]63-66
• 4.3.2 机器人熔覆路径的生成66-67
• 4.4 激光熔覆再制造的试验结果67-70
• 4.4.1 试验条件67-68
• 4.4.2 分层参数的确定68-69
• 4.4.3 试验结果69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 结论72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文77-79

【参考文献】

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本文编号：308018