基面曲线导向复杂点云数控加工路径生成方法

发布时间：2017-07-30 07:16

  本文关键词：基面曲线导向复杂点云数控加工路径生成方法

  更多相关文章： 辅助基面 最小二乘投影方法 刀具轨迹

【摘要】：近年来,基于复杂点云数据的数控加工轨迹规划方法已经获得机械加工领域的广泛关注,它摒弃了传统数控加工规划网格曲面的繁琐复杂的过程,直接针对三维点云数据通过一系列迭代算法获得数控加工轨迹。而目前相关的研究都是在网格模型的基础上扩展应用到点云模型上,并使用截平面法,等参数法等刀具轨迹规划方法在网格模型上规划加工路径,但这些方法都在效率、精度、鲁棒性等方面有一些缺陷,因此本文提出了一个基于点云数据的数控加工轨迹规划的新方法,采用了辅助基面构造思路并且与最小二乘投影算法相结合,获得了基面曲线导向的复杂点云数控加工路径的生成。首先,文章中先阐述了建立辅助基面的步骤,分别采用两种不同的辅助基面的建立方法。其一是根据几何特征建立辅助基面的方法,先对点云数据进行主元素分析,建立局部坐标系,采用最小包围盒法确定点云的主轴,根据点云数据的几何性质建立其对应的辅助基面。其二是参数化基面的构造方法,先对点云数据参数进行特征提取获得特征数据点云,再对边界点云进行序化处理确定点云边界曲线,通过已知的四条边界曲线对孔斯曲面进行参数表达,将最终获得的双线性孔斯曲面作为点云数据的辅助基面。其次,文章中列举了参数辅助基面上规划加工轨迹的等参数加工轨迹规划方法,该方法快速精确并且与加工过程中的过切误差计算相结合控制参数轨迹移动增量。由于几何辅助基面具有相似性、易参数化、规范化等优点,因此在几何辅助基面上可以容易获得导向加工轨迹的参数方程,并且在轨迹投影过程中由导向轨迹到点云的投影过程可以获得精度较高的加工轨迹。最后,文章介绍了最小二乘投影方法,该方法在直接投影方法的基础上进行优化改进,通过点云数据定义误差函数并对投影方向进行迭代运算,将基面导向轨迹上的离散点投影到散乱点云数据上,再对点云上最优的投影目标点进行处理并按既定邻接顺序平滑连接获得刀触点轨迹曲线,再将基面上的全部导向轨迹曲线投影,最终获得复杂点云数据的数控加工路径。本文以VS2006为软件平台,实现了本文中所提到的相关算法,并以近似鞍面形状的点云数据为例进行基面曲线导向的复杂点云数控加工路径的规划,通过该算法的投影结果可以看出该方法可以获得较高精度的数控加工轨迹,将该加工路径结果进行UG仿真分析,可以看出仿真结果与算法结果相一致,从而验证了本文提出的基面曲线导向的复杂点云数控加工路径生成方法的可行性。
【关键词】：辅助基面 最小二乘投影方法 刀具轨迹
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 论文背景与研究意义9-10
• 1.2 数控加工技术10-12
• 1.3 文献综述12-17
• 1.3.1 刀具轨迹投影方法研究综述12-15
• 1.3.2 数控加工轨迹规划研究综述15-17
• 1.4 论文的研究内容和结构17-19
• 1.5 小结19-20
• 2 散乱数据的预处理20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 点云的降噪处理20-23
• 2.3 点云数据的对齐与分割23-25
• 2.4 点云数据的主元分析25-26
• 2.5 点云数据的平面映射26-28
• 2.6 小结28-29
• 3 辅助基面构造方法29-40
• 3.1 引言29-30
• 3.2 几何特征基面构造方法30-33
• 3.2.1 最小包围盒方法30-32
• 3.2.2 圆柱基面构造32-33
• 3.3 参数化基面构造方法33-38
• 3.3.1 点云数据的边界提取33-35
• 3.3.2 边界点云序化处理35-36
• 3.3.3 Coons基面构造方法36-38
• 3.4 小结38-40
• 4 刀具轨迹生成方法40-54
• 4.1 引言40-41
• 4.2 刀具加工参数确定41-46
• 4.3 等参数法规划加工轨迹46-49
• 4.3.1 等参数加工曲线规划46-47
• 4.3.2 参数轨迹加工行距47-49
• 4.4 最小二乘法投影刀具轨迹49-53
• 4.4.1 最小二乘投影算法原理49-51
• 4.4.2 权值系数的优化51
• 4.4.3 投影结果51-53
• 4.5 小结53-54
• 5 加工仿真54-65
• 5.1 引言54-55
• 5.2 UG NX8.0数控加工模块55-62
• 5.2.1 UG CAM概述55-57
• 5.2.2 新建加工环境及创建程序57
• 5.2.3 创建刀具组和创建几何体57-59
• 5.2.4 创建方法组和创建工序59-60
• 5.2.5 后置处理60-62
• 5.3 结果验证62-64
• 5.4 小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

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本文编号：593016