转轮室现场修复加工快速决策支持系统

发布时间：2017-05-30 21:21

  本文关键词：转轮室现场修复加工快速决策支持系统，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转轮室是水轮机主要过流部件之一,其作用是可以确保水流经过机组时,流态顺畅,在转轮作旋转运动时,保证间隙分布均匀,由此保证机组的运行效率,避免发生干涉,对水轮发电机的工作效率有重要影响。然而,我国河流泥沙含量较大,水轮机过流部件常遭到强烈的破坏,如磨损、气蚀等。转轮室是大型设备,不可拆卸运回工厂加工,修复时存在以下关键问题：(1)采光照明不良,难以准确判断出所有需要修复的部位；(2)无法预估待修复面积,从而导致无法预估工作量及修复用料数量；(3)修复数据量大,而现有的CAD/CAPP/CAM并非是专业化、智能化、数控化的快速修复系统；(4)零件庞大,时间紧迫,修复困难,修复费用高。为此,本文针对转轮室高效、数控化修复加工这一难题展开研究。本文提出开发用于支持转轮室现场加工设备的转轮室现场加工快速决策支持系统,该系统根据测量得到的数据,在计算机中快速重现出形变转轮室内表面的几何型面,然后自动标识出受损区域的凹凸形变特征,计算出待修复区域的面积用以预估修复所需材料,并规划出刀具轨迹,为转轮室内表面的高效、数控化现场修复加工奠定了基础,具有十分重要的工程实际意义。本文主要研究工作如下：第一、基于形变转轮室内表面测量点进行模型重现。利用OpenGL编程技术和NURBS曲面重现方法,在操作系统中重现出形变转轮室内表面模型,是数控化修复的前提,也是后续工作的基础。第二、识别出转轮室内表面形变特征区域,并计算出相应特征区域的面积。根据标准转轮室内表面的几何特性识别出形变特征区域,便于操作人员快速寻找到形变区域,面积的计算便于估计修复用料数量,关系到企业的材料采购和成本核算等,具有较大实用价值和现实意义。第三、规划形变转轮室内表面修复切削的刀具轨迹。通过本文实验,与传统对整个转轮室进行加工的方法相比,本文利用所开发的系统仅对受损形变的表面进行快速修复加工可以提高修复效率(89.59%),大大节约时间和成本,显示出巨大的经济效益。
【关键词】：转轮室 现场加工设备 曲面重现 特征识别 刀具轨迹规划
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK730.316
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题的背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究概况13-17
• 1.2.1 人工修复方法13-15
• 1.2.2 自动化修复方法15-17
• 1.3 转轮室修复存在的关键问题17-18
• 1.4 课题研究主要内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 基于形变转轮室内表面测量点的模型重现20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 NURBS曲面数学模型及其性质20-22
• 2.2.1 NURBS曲面的定义20-21
• 2.2.2 NURBS曲面的性质21-22
• 2.3 三维模型重现主要步骤22-27
• 2.3.1 形变转轮室型值点集的获取22-23
• 2.3.2 十字链表的建立23-25
• 2.3.3 曲面控制点的反算25-26
• 2.3.4 三维模型的OpenGL绘制26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 转轮室内表面形变区域识别28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 曲面特征识别技术28-30
• 3.3 标准转轮室内表面几何特性分析30-32
• 3.4 转轮室内表面形变区域提取32-37
• 3.4.1 粗分特征面33-34
• 3.4.2 细分特征面34-36
• 3.4.3 凹、凸特征区域的形成36-37
• 3.5 修复面积计算37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 形变转轮室修复轨迹规划38-47
• 4.1 引言38
• 4.2 曲面数控刀具轨迹研究38-41
• 4.2.1 刀具轨迹相关概念38
• 4.2.2 刀具轨迹生成方法38-41
• 4.3 形变转轮室刀具轨迹41-46
• 4.3.1 形变转轮室刀具路径生成方法41-42
• 4.3.2 反求控制顶点42
• 4.3.3 确定进给步长42-44
• 4.3.4 切削行距及下一路径切触点计算44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 系统的实现与结果显示47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 系统的实现47-51
• 5.2.1 VC++6.0的OpenGL环境配置47-48
• 5.2.2 系统界面及像素格式设置48-50
• 5.2.3 旋转缩放平移功能50
• 5.2.4 鼠标拾取功能50-51
• 5.3 模型重现结果显示51-52
• 5.4 形变分析结果显示52-53
• 5.5 轨迹规划结果显示53-54
• 5.5.1 现场加工设备简介53
• 5.5.2 修复方式及刀具轨迹对比53-54
• 5.6 本章小结54-55
• 结论与展望55-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文61-63
• 致谢63-64
• 附录64

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