三角网格模型的等残留高度刀具轨迹规划及拟合

发布时间：2017-08-13 00:11

  本文关键词：三角网格模型的等残留高度刀具轨迹规划及拟合

  更多相关文章： 数控加工 三角网格 偏置模型 等残留高度 拟合

【摘要】：三角网格模型具备快速灵活、拓扑能力强、数据结构简单等优点,同时在快速原型制造中也有广泛的应用。研究三角网格模型的刀具轨迹可以实现散乱数据点曲线的加工和从CAE到CAM的集成,有利于缩短零件的制造周期。本文主要基于STL三角网格模型的等残留高度轨迹的规划及拟合,来提高曲面的三角网格模型的加工精度和加工效率。为了在三角网格曲面模型上生成等残留刀具轨迹,首先计算三角网格模型的等距偏置模型,再在偏置模型上计算刀位点,最后对刀位点进行拟合生成光滑的刀具轨迹。本论文的具体工作如下:(1)分析STL三角网格模型基于顶点法矢计算等距偏置网格模型的方法。在重构STL三角网格模型拓扑关系的基础上,结合刀具的干涉判断生成高精度无干涉的等距偏置网格模型,并通过半球体网格模型来验证此方法可以获得较高精度的等距偏置模型。(2)研究在等距偏置网格模型上计算等残留高度刀具轨迹的方法。以球头刀为例,首先根据允许的最大残留高度和刀具半径进行偏置得到残留网格面和刀位点网格面,然后在残留网格面上计算残留点并拟合成残留曲线,最后根据残留曲线在刀位点网格面上计算等残留高度刀位点并拟合成刀具轨迹线。通过实例分析和比较等残留轨迹法和截平面法的加工精度和加工效率,结果表明等残留法在保证加工精度的前提下,能够提高加工效率。(3)研究对离散刀位点进行NURBS曲线拟合处理方法。首先对刀位点进行瑕疵点和冗余点的处理,然后进行基于移动最小二乘法的NURBS曲线拟合,得到光滑的刀具轨迹,并通过实例验证拟合曲线的精度能够满足加工精度的要求。(4)通过加工仿真验证本文的等残留高度法能够在等距偏置三角网格模型中生成出无干涉的刀具轨迹。
【关键词】：数控加工 三角网格 偏置模型 等残留高度 拟合
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG71
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 自由曲面刀具轨迹规划的研究现状10-14
• 1.2.1 参数几何曲面的刀具轨迹规划10-12
• 1.2.2 散乱数据点曲面的刀具轨迹规划12-13
• 1.2.3 三角网格曲面模型的刀具轨迹规划13-14
• 1.3 基于三角网格曲面模型的偏置研究现状14
• 1.4 三角网格曲面模型刀具轨迹规划存在的问题14-15
• 1.5 本文研究的内容15-16
• 第二章 三角形网格模型等距偏置方法研究16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 STL三角网格模型的介绍16-17
• 2.3 STL三角网格的拓扑关系重建17-18
• 2.4 三角网格模型的偏置方法18-20
• 2.4.1 三角面片偏置法分析18-19
• 2.4.2 顶点偏置法分析19-20
• 2.5 顶点偏置干涉判断20-22
• 2.6 顶点法矢偏置的精度分析22-26
• 2.7 基于顶点偏置的实例26-27
• 2.8 本章小结27-28
• 第三章 偏置网格模型等残留高度刀具轨迹规划28-42
• 3.1 概述28
• 3.2 偏置网格模型边界处理28-29
• 3.3 偏置网格模型等残留高度法原理29
• 3.4 残留曲线的计算29-32
• 3.4.1 初始刀具轨迹的确立和离散30
• 3.4.2 构建刀具半径离散面30-31
• 3.4.3 刀具离散面与残留网格面的求交31-32
• 3.5 残留高度计算32-33
• 3.6 等残留高度刀具轨迹的规划33-35
• 3.6.1 构建残留离散面33-34
• 3.6.2 残留离散面与刀位点网格面的求交34-35
• 3.7 网格边界的刀具轨迹处理35-36
• 3.8 刀具轨迹干涉检查与处理36-38
• 3.9 算例分析38-41
• 3.10 本章小结41-42
• 第四章 三角网格模型等残留刀具轨迹的拟合42-51
• 4.1 概述42
• 4.2 刀位点样条曲线拟合42
• 4.3 刀位点的预处理42-45
• 4.3.1 刀位瑕疵点的纠正43-44
• 4.3.2 刀位点冗余点的处理44-45
• 4.4 NURBS曲线的基本性质45-46
• 4.5 三次NURBS曲线的拟合46-48
• 4.5.1 确定NURBS曲线节点矢量46
• 4.5.2 控制点的反算46-48
• 4.6 移动最小二乘法NURBS曲线拟合刀轨的实例48-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第五章 网格曲面模型的刀具轨迹仿真51-55
• 5.1 概述51
• 5.2 加工参数的分析51
• 5.2.1 刀具类型的确定51
• 5.2.2 走刀参数的确定51
• 5.3 实例仿真51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 本文总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文61

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 段黎明;罗胜;;基于工业CT图像的数控代码直接生成方法研究[J];计算机集成制造系统;2008年07期

2 陈建良;童水光;;基于表面数据点集的产品CAM方法[J];制造业自动化;2006年03期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 何雪明;基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工的研究[D];华中科技大学;2010年

2 吴世雄;逆向工程中多传感器集成的智能化测量研究[D];浙江大学;2005年

3 李小雷;开放式数控刻楦机及鞋楦CAD/CAM关键技术研究[D];浙江大学;2005年

4 陈建良;基于点的几何模型及其CAD/CAM应用研究[D];浙江大学;2005年

5 刘威;点云模型的数控加工刀轨生成关键技术研究[D];南京航空航天大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡津铭;三角形网格曲面模型数控加工刀位点计算方法研究[D];湖南大学;2011年

2 单新朝;鞋楦仿形数控编程技术的研究及系统开发[D];浙江大学;2003年

3 杨诚;基于测点数据的直接数控仿形加工算法研究[D];浙江大学;2004年

4 田均;多轴联动数控端铣干涉处理研究[D];武汉理工大学;2004年

5 祁少华;基于散乱点的数控加工刀位规划[D];大连理工大学;2006年

6 罗胜;工业CT切片图像直接生成NC代码方法研究及实现[D];重庆大学;2007年

7 曹玉宝;关于自由曲面数据点云直接数控加工的研究[D];江南大学;2007年

8 陈艳;直接加工中散乱点云拓扑结构建立的研究[D];江南大学;2008年

9 刘元宝;工业CT图像直接生成数控铣削代码的方法研究[D];重庆大学;2009年

10 辛浩;散乱数据点曲面造型与数控加工刀位轨迹研究[D];北京交通大学;2009年

，

本文编号：664371