面向曲面抛光的多方向性轨迹规划
发布时间：2021-07-07 14:30
抛光轨迹规划是自动化抛光中十分关键的一个环节,合理的抛光轨迹规划是获得高质量加工表面的关键。传统的曲面抛光轨迹规划方法由于轨迹的运动模式比较单一,容易导致抛光工件表面的抛光材料去除量不均匀,从而降低抛光工件的表面质量。针对三维曲面的抛光工艺要求抛光轨迹尽量完整、均匀且多方向性地覆盖在三维曲面的表面上。针对上述问题,本文提出面向曲面抛光的多方向抛光运动模型,并结合保角参数化算法,实现多方向性抛光运动模型在三维网格曲面上的轨迹规划。根据保角参数化算法中的映射变形关系和抛光工艺的理论模型,调节多方向抛光运动模型的参数,从而达到控制抛光精度的目的。本文主要包括以下内容:（1）针对三维抛光轨迹生成问题,提出了基于网格曲面参数化的轨迹规划方法。利用保角参数化算法,实现抛光运动模型在三维网格曲面上的轨迹规划。保角参数化算法首先将三维网格曲面映射变换到平面参数域,然后在平面参数域内生成抛光运动模型的轨迹,最后将生成的平面参数轨迹逆映射回三维网格曲面。（2）建立了面向曲面抛光的多方向性抛光轨迹的参数化模型。基于多方向抛光运动模型的数学定义,分析轨迹参数并建立参数化模型。参数化模型包括余弦模型、恒半径摆线...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用的自动化抛光设备
第一章 绪论柔性接触工具，通过柔性接触工具与工件表面之间的相互作用力移除表面材料除量受多重因素影响，例如，主轴转速、抛光系统的运动进给速度、抛光工具度、抛光工具的材料属性、抛光工件的材料类型、抛光接触压力、接触区域的以及抛光驻留时间等多种因素均会影响抛光材料去除深度[8]，计算模型复杂。因工艺参数可控的抛光工艺理论模型，然后根据抛光理论模型来控制和优化抛光抛光工件表面材料的均匀去除，进而提高抛光工件的表面质量，是曲面自动化中的一个关键问题。目前的研究中，主要的抛光理论模型包括材料去除轮廓模型去除深度模型[10]和接触区域叠加模型[11]等，主要应用在行切轨迹和环切轨迹当调整轨迹间的行距值，从而控制轨迹间的重叠率，达到均匀抛光的目的。但是理论模型在多方向性抛光轨迹上的应用仍然十分有限，如何利用抛光理论模型方向性抛光轨迹的参数，是一个亟待解决的问题。
抛光轨迹是抛光工具最直接的运动表现方式，抛光轨迹的形式对抛光工件的表面质量具有重要的影响。随着 CAD/CAM 技术的发展，抛光轨迹的规划方法逐渐丰富起来。通过合理的抛光轨迹规划方法，来达到控制抛光精度和提高抛光质量的目的，是当前关于自动化抛光技术领域的研究热点。1) 抛光轨迹生成算法目前的商用机器人软件集成了许多传统的轨迹规划功能。ABB 公司开发的RobotStudio 软件实现的轨迹规划方法包括等参数线法、截平面法和投影法，如图 1-3 所示。投影法直接将轨迹投影到加工表面上，以表面投影线作为轨迹线。等参数线法以参数面 uv 方向中的某个方向作为轨迹进给方向，另一方向作为轨迹偏置方向进行轨迹规划，对于参数线分布差较大曲面，规划效果不好。截平面法则采用一组平行或相交的平面与加工表面相交，产生的截线作为轨迹线，对于复杂曲面容易出现轨迹偏置量不均匀的情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用ABF++保角参数化的网格曲面刀轨规划[J]. 许晨旸,李静蓉,王清辉,周雪峰. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(04)
[2]等重叠率螺旋线的非球面抛光轨迹规划[J]. 曲兴田,王宏一,樊成,吴文征,刘孝龙. 西安交通大学学报. 2015(06)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[5]铝合金车轮CNC机械抛光材料去除深度建模方法研究[J]. 吴昌林,丁和艳,陈义. 中国机械工程. 2009(21)
[6]光学元件超精密气囊抛光关键技术研究现状[J]. 张伟,李洪玉,于国彧. 光学学报. 2009(01)
[7]基于CAM的机器人抛光轨迹规划[J]. 韩光超,孙明,张海鸥,王桂兰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(05)
[8]模具曲面抛光时表面去除的建模与试验研究[J]. 张雷,袁楚明,周祖德,陈幼平,郑力. 机械工程学报. 2002(12)
博士论文
[1]基于接触理论的精准砂带磨削基础研究[D]. 王亚杰.重庆大学 2015
硕士论文
[1]复杂曲面抛光工艺研究[D]. 郑海生.吉林大学 2016
[2]摆线加工轨迹的进给速度离线优化方法研究[D]. 蒋飞.华南理工大学 2016
[3]基于保角参数化的自由曲面抛光轨迹规划研究[D]. 全照敏.华南理工大学 2016
[4]自动抛光技术及其工艺参数优化研究[D]. 程斌.大连理工大学 2015
[5]离轴三反光学自由曲面抛光工艺研究[D]. 黄登鹏.吉林大学 2015
[6]非球面CCOS抛光轨迹规划研究[D]. 王宏一.吉林大学 2015
[7]粘弹性材料研抛工具的抛光加工[D]. 袁博.吉林大学 2015
[8]基于五轴加工中心的复杂曲面抛光技术[D]. 冯德洋.大连理工大学 2014
[9]三角网格曲面参数化技术研究[D]. 晏冬梅.南京航空航天大学 2005
本文编号：3269802
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用的自动化抛光设备
第一章 绪论柔性接触工具，通过柔性接触工具与工件表面之间的相互作用力移除表面材料除量受多重因素影响，例如，主轴转速、抛光系统的运动进给速度、抛光工具度、抛光工具的材料属性、抛光工件的材料类型、抛光接触压力、接触区域的以及抛光驻留时间等多种因素均会影响抛光材料去除深度[8]，计算模型复杂。因工艺参数可控的抛光工艺理论模型，然后根据抛光理论模型来控制和优化抛光抛光工件表面材料的均匀去除，进而提高抛光工件的表面质量，是曲面自动化中的一个关键问题。目前的研究中，主要的抛光理论模型包括材料去除轮廓模型去除深度模型[10]和接触区域叠加模型[11]等，主要应用在行切轨迹和环切轨迹当调整轨迹间的行距值，从而控制轨迹间的重叠率，达到均匀抛光的目的。但是理论模型在多方向性抛光轨迹上的应用仍然十分有限，如何利用抛光理论模型方向性抛光轨迹的参数，是一个亟待解决的问题。
抛光轨迹是抛光工具最直接的运动表现方式，抛光轨迹的形式对抛光工件的表面质量具有重要的影响。随着 CAD/CAM 技术的发展，抛光轨迹的规划方法逐渐丰富起来。通过合理的抛光轨迹规划方法，来达到控制抛光精度和提高抛光质量的目的，是当前关于自动化抛光技术领域的研究热点。1) 抛光轨迹生成算法目前的商用机器人软件集成了许多传统的轨迹规划功能。ABB 公司开发的RobotStudio 软件实现的轨迹规划方法包括等参数线法、截平面法和投影法，如图 1-3 所示。投影法直接将轨迹投影到加工表面上，以表面投影线作为轨迹线。等参数线法以参数面 uv 方向中的某个方向作为轨迹进给方向，另一方向作为轨迹偏置方向进行轨迹规划，对于参数线分布差较大曲面，规划效果不好。截平面法则采用一组平行或相交的平面与加工表面相交，产生的截线作为轨迹线，对于复杂曲面容易出现轨迹偏置量不均匀的情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用ABF++保角参数化的网格曲面刀轨规划[J]. 许晨旸,李静蓉,王清辉,周雪峰. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(04)
[2]等重叠率螺旋线的非球面抛光轨迹规划[J]. 曲兴田,王宏一,樊成,吴文征,刘孝龙. 西安交通大学学报. 2015(06)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[5]铝合金车轮CNC机械抛光材料去除深度建模方法研究[J]. 吴昌林,丁和艳,陈义. 中国机械工程. 2009(21)
[6]光学元件超精密气囊抛光关键技术研究现状[J]. 张伟,李洪玉,于国彧. 光学学报. 2009(01)
[7]基于CAM的机器人抛光轨迹规划[J]. 韩光超,孙明,张海鸥,王桂兰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(05)
[8]模具曲面抛光时表面去除的建模与试验研究[J]. 张雷,袁楚明,周祖德,陈幼平,郑力. 机械工程学报. 2002(12)
博士论文
[1]基于接触理论的精准砂带磨削基础研究[D]. 王亚杰.重庆大学 2015
硕士论文
[1]复杂曲面抛光工艺研究[D]. 郑海生.吉林大学 2016
[2]摆线加工轨迹的进给速度离线优化方法研究[D]. 蒋飞.华南理工大学 2016
[3]基于保角参数化的自由曲面抛光轨迹规划研究[D]. 全照敏.华南理工大学 2016
[4]自动抛光技术及其工艺参数优化研究[D]. 程斌.大连理工大学 2015
[5]离轴三反光学自由曲面抛光工艺研究[D]. 黄登鹏.吉林大学 2015
[6]非球面CCOS抛光轨迹规划研究[D]. 王宏一.吉林大学 2015
[7]粘弹性材料研抛工具的抛光加工[D]. 袁博.吉林大学 2015
[8]基于五轴加工中心的复杂曲面抛光技术[D]. 冯德洋.大连理工大学 2014
[9]三角网格曲面参数化技术研究[D]. 晏冬梅.南京航空航天大学 2005
本文编号：3269802
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