復雜網(wǎng)格曲面高效加工編程關鍵技術研究.pdf

1、隨著逆向工程、3D打印等新的設計和制造技術的深入發(fā)展，網(wǎng)格曲面的應用越來越廣泛。網(wǎng)格曲面在表達復雜曲面方面具有獨到的優(yōu)勢，并且在逆向工程領域，測量數(shù)據(jù)往往直接生成三角網(wǎng)格曲面。所以，對三角網(wǎng)格曲面進行高速精確加工十分重要。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　　1、提出了基于骨架線端點定向旋轉(zhuǎn)的自由輪廓排樣算法。為了得到較好的排樣結(jié)果，排樣輪廓在排樣時往往需要進行旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)算法沒有考慮排樣輪廓的特征，每次旋轉(zhuǎn)固定的角度間隔。

2、在排樣時通常期望實現(xiàn)已排樣輪廓與當前排樣輪廓的凹、凸特征組合，而輪廓骨架線的每個端點對應輪廓的凸特征，受此啟發(fā)，提出了基于骨架線端點定向的排樣輪廓旋轉(zhuǎn)算法。本文還提出了基于BL和重心最低原則的坯料離散算法，改進了排樣輪廓靠接算法。實驗結(jié)果表明該算法可以降低排樣時間、提高材料利用率。
　　2、提出了基于形態(tài)學圖像處理的加工區(qū)域邊界輪廓提取技術。Z-map是一種常用的加工編程、仿真模型?，F(xiàn)有的基于Z-map模型的加工區(qū)域提取算法提取的

3、加工邊界輪廓不夠光滑和精確，造成基于加工邊界輪廓生成的刀軌不夠光滑和精確，影響加工效率和質(zhì)量。形態(tài)學圖像處理的膨脹操作可以通過消除空洞、橋接縫隙的方式使圖像的邊界輪廓更光滑，受此啟發(fā)，本文提出一種基于形態(tài)圖像處理的邊界輪廓提取算法。該算法通過對加工區(qū)域二值圖像進行膨脹處理，然后提取、編碼膨脹后的二值圖像邊界的方法得到加工邊界輪廓。實驗結(jié)果表明該算法提取的邊界輪廓比傳統(tǒng)算法提取的邊界輪廓更加光滑和精確。
　　3、提出了基于啟發(fā)式搜索

4、策略的三角網(wǎng)格模型分型線提取算法。切片法是一種常見的分型線提取算法，這種算法忽略相鄰切片之間的模型特點，直接連接相鄰切片確定的分型點，從而造成提取的分型線不精確。針對現(xiàn)有切片分型線提取算法的不足，提出通過切片獲得初始的分型節(jié)點，然后根據(jù)規(guī)范化啟發(fā)式搜索代價函數(shù)，啟發(fā)式搜索連接相鄰的分型節(jié)點得到三角網(wǎng)格模型分型線。這種算法得到的分型線由三角網(wǎng)格邊組成，與三角網(wǎng)格模型分型線特點相符。實驗結(jié)果表明該算法可以更加精確地提取三角網(wǎng)格模型分型線。<

5、br>　　4、提出了加工起始位置可控調(diào)和映射空間刀軌生成算法?？臻g刀軌可以提高加工效率及曲面的最終加工質(zhì)量。調(diào)和映射方法是生成空間刀軌的重要方法，但由于參數(shù)曲面中心與原始曲面加工中心拓撲不一致，直接用調(diào)和映射方法生成的空間刀軌起始加工位置不可控，很多情況下起始加工位置并不適合加工。針對現(xiàn)有基于調(diào)和映射空間刀軌生成技術的不足，在對定向二維流形三角網(wǎng)格曲面調(diào)和映射深入研究的基礎上，提出了基于改進調(diào)和映射方法的空間環(huán)刀軌和空間螺旋刀軌生成算法