面对工具应用的天然金刚石规划策略研究

发布时间：2021-02-19 09:02

　　目前,金刚石工具的制备依然采用传统的加工工艺流程,即通过人工的方式对天然金刚石进行加工工艺设计。此制备技术大大依赖于操作者的人工经验,不但过程复杂而且结果也很难准确。随着计算机技术的迅速发展,一些新的方法与设备逐渐被引入到天然金刚石加工的环节中来。本文将传统的天然金刚石工艺规划方法与计算机技术相结合,形成了一套面对工具应用的天然金刚石规划策略。首先,设计了图像采集平台,能够在待加工的天然金刚原石旋转一周时采集金刚石在不同位置的二维图像。应用SIFT算法找出每张图像中的匹配点,进行两两匹配;应用SFM算法计算每帧二维图像在重建空间中的相机位置并生成稀疏点云;应用PMVS算法对稀疏点云进行加密生成稠密点云;应用泊松表面重建算法把这些点连成面,最终建立天然金刚石原石的三维模型。其次,基于金刚石晶体各向异性的力学特征并结合晶体的周期键链（PBC）理论,分析了天然金刚石典型晶面加工的难易程度以及天然金刚石工具主要表面的使用性能,为面对工具应用的天然金刚石的工艺过程规划提供理论依据。然后,将三维重建技术与晶体定向技术相结合,设计并搭建了基于重建天然金刚石的晶体定向试验平台,通过立方晶体中各晶面的位... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 计算机辅助天然金刚石规划技术的国内外研究现状
        1.2.2 三维重建技术研究现状
    1.3 天然金刚石晶体定向技术
        1.3.1 金刚石晶体的人工目测定向
        1.3.2 金刚石晶体的X射线定向
        1.3.3 金刚石晶体的激光定向
    1.4 本文主要研究内容
第2章 天然金刚石的可视化表征
    2.1 引言
    2.2 基于图像序列的三维重建技术原理
        2.2.1 图像预处理算法
        2.2.2 基于SIFT的图像序列配准
        2.2.3 基于SFM的稀疏重建
        2.2.4 基于PMVS的稠密重建
        2.2.5 泊松表面重建
    2.3 天然金刚石的三维重建试验
        2.3.1 图像采集平台的搭建
        2.3.2 相机标定与天然金刚石三维重建试验
    2.4 本章小结
第3章 基于周期键链（PBC）的天然金刚石性能分析
    3.1 引言
    3.2 天然金刚石中的周期键链
    3.3 天然金刚石中各典型晶面的加工难易程度
    3.4 天然金刚石工具表面晶面选择对使用性能的影响
    3.5 结合使用性能与加工难易程度的晶面选用准则
    3.6 本章小结
第4章 基于重建天然金刚石的晶体定向试验研究
    4.1 引言
    4.2 结合三维重建的天然金刚石晶体定向技术研究
        4.2.1 晶体定向识别的第一个晶面在重建空间中的空间方程
        4.2.2 当识别晶面为（111）晶面时其它晶面的数学模型
        4.2.3 当识别晶面为（110）晶面时其它晶面的数学模型
    4.3 试验准备与试验方案设计
        4.3.1 试验方案设计
        4.3.2 实验平台设计与搭建
    4.4 基于重建天然金刚石的晶体定向试验
    4.5 本章小结
第5章 典型天然金刚石工具的最优切割方案
    5.1 引言
    5.2 典型天然金刚石工具基于VBA的参数化建模
        5.2.1 典型天然金刚石工具的参数分析
        5.2.2 直线修光刃金刚石刀具参数化建模
        5.2.3 圆弧修光刃金刚石刀具参数化建模
    5.3 天然金刚石工具与天然金刚石原石的最优匹配方案
        5.3.1 结合工具性能的3个旋转自由度的约束
        5.3.2 结合几何位置的3个平移自由度的约束
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 各晶面具体计算过程
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3040900