基于B樣條的弧面凸輪反求設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、凸輪式自動(dòng)換刀機(jī)械手(ATC)是近年來(lái)CNC加工中心采用最多的換刀裝置，其中使用的凸輪即是弧面凸輪。其凸輪廓面是按最佳動(dòng)力性能的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的，具有很高的分度精度和良好的動(dòng)力學(xué)性能。然而在實(shí)際的應(yīng)用中，由于弧面凸輪的工作輪廓面非常復(fù)雜，我國(guó)生產(chǎn)的加工中心上所裝配的這種ATC裝置，整個(gè)部件都是從國(guó)外進(jìn)口的。要實(shí)現(xiàn)凸輪式ATC的國(guó)產(chǎn)化，凸輪的設(shè)計(jì)和加工就顯得尤為迫切。 本文通過(guò)對(duì)一種弧面凸輪的測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，利用反求工程曲面重構(gòu)技術(shù)

2、，對(duì)弧面凸輪的工作輪廓面進(jìn)行設(shè)計(jì)建模，為弧面凸輪的加工制造提供基礎(chǔ)。在全面分析國(guó)內(nèi)外反求工程領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文以反求工程中的曲面重構(gòu)為研究重點(diǎn)，對(duì)曲面重構(gòu)的交互建模技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 在曲面重構(gòu)中，采用良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能有效地提高重構(gòu)運(yùn)算速度，同時(shí)也可為后續(xù)曲面建模和模型分析等提供必要的幾何信息。要獲得良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。本文對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要從“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)的噪聲點(diǎn)剔除，數(shù)據(jù)平滑以及通過(guò)估算曲率法精

3、簡(jiǎn)“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)等幾個(gè)方面進(jìn)行研究。通過(guò)預(yù)處理數(shù)據(jù)之后，可以有效的提高曲面重構(gòu)效率，改善自由曲線曲面模型質(zhì)量。文中論述的數(shù)據(jù)處理方法的原理和算法步驟，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了有效性。 以B樣條數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，本文提出了帶能量項(xiàng)的最小二乘法擬合曲線和曲面的方法，并利用帶能量項(xiàng)的最小二乘擬合曲線方法，提出了對(duì)掃描數(shù)據(jù)的蒙皮法逼近曲面的方法。針對(duì)B樣條曲線的光順問(wèn)題，論述了能量最小化的曲線光順?biāo)惴?。論文?duì)曲線光順的原理和算法步驟作了詳細(xì)描述，并以