基于零件点云直接生成模具加工程序的算法研究

发布时间：2017-08-15 13:38

  本文关键词：基于零件点云直接生成模具加工程序的算法研究

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【摘要】：基于零件点云直接生成模具加工程序的算法研究是以零件表面上没有拓扑关系的点云数据作为研究对象来直接生成其模具的数控加工程序的一种逆向工程方法。传统的逆向工程处理流程是先根据点云数据进行曲面重构，曲面拟合，三角网格划分建立其曲面模型，然后在该曲面模型的基础上生成数控加工轨迹，进而生成零件的数控加工G代码。但传统的逆向工程处理方式是比较繁琐、费时的过程，很容易造成表面建模误差，很难保证精度。为了改善传统逆向工程，国内外很多的科研人员开始研究如何利用点云数据直接生成数控加工程序。 本文首先介绍了点云数据的两种主要的获取方法，简述了点云数据的预处理过程，通过激光扫描仪测量获取的点云数据自带预处理功能，再根据预处理之后的零件点云数据，运用主元素分析法，计算点云局部曲面的协方差矩阵，，通过证明确定该矩阵的最小特征值对应的特征向量就是点云数据局部点的法向量。利用曲面的法向量的反向和偏置把零件点云数据点进行转换得到模具的曲面全局法向量。 本文根据刀位点轨迹生成算法中的等残留高度法来生成点云模型的刀位点轨迹。介绍了工件坐标系与机床坐标系之间的坐标变换方法，通过VB编程把工件坐标系中的刀位点数据，即球头铣刀刀头中心位置和刀具轴的矢量方向变换到机床坐标系，进而把刀位点轨迹转换成NC机床代码，最终求出生成模具的数控加工G代码。
【关键词】：点云数据 模具 曲面法向量 刀位点 坐标变换
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景和意义8-9
• 1.2 逆向工程与数控技术结合的发展现状9-10
• 1.3 基于点云数据的曲面造型技术10
• 1.4 由已知零件曲面生成数控加工刀位点轨迹技术10-11
• 1.5 基于点云数据直接生成刀位点轨迹算法的国内外研究现状11-12
• 1.6 本文研究的内容12-14
• 第2章 点云数据的获取和预处理14-23
• 2.1 零件点云数据的获取14-19
• 2.1.1 接触式三坐标测量机简介15-17
• 2.1.2 非接触式三维激光扫描仪获得点云数据简介17-19
• 2.2 点云数据的预处理19-22
• 2.2.1 点云数据的异常点处理19-21
• 2.2.2 点云数据的噪声去除21
• 2.2.3 对三维激光扫描获得的点云数据的预处理21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 点云数据法向量的计算23-32
• 3.1 曲面法向量的计算23
• 3.2 点云数据的法向量计算与调整23-29
• 3.3 点云局部曲率计算29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 点云的刀位点计算32-43
• 4.1 常见的刀位点轨迹的生成方法32-35
• 4.2 走刀模式分析35-36
• 4.3 点云等残高刀位点轨迹的生成36-42
• 4.3.1 刀位点轨迹的基本概念36-37
• 4.3.2 点云的坐标变换37-38
• 4.3.3 步长的确定38-39
• 4.3.4 切削行距的计算39-41
• 4.3.5 等残高刀位点轨迹的生成41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 生成 G 代码43-54
• 5.1 数控机床的坐标系统43-44
• 5.2 常见五坐标机床结构44-46
• 5.3 几种常用的五坐标机床的坐标变换46-49
• 5.4 五坐标机床直接加工 G 代码生成49-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 结论与展望54-55
• 参考文献55-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：678491