曲面加工刀具轨迹的仿真技术研究

本文针对数控铣削加工中刀具的走刀轨迹进行研究,对毛坯体建模时,采用的是三角面片离散法,实现了3轴数控铣床实体切削加工时离散矢量与刀具扫描体的几何求交算法,建立了铣削运动模型,通过不断更新毛坯数据信息来模拟刀具的切削过程,从而生成加工轨迹和走刀路径。以Visual C＋＋6．0为编程环境,用OpenGL作为图形开发工具,动态仿真刀具加工曲面的加工轨迹和走刀路径。     

三角网格模型多轴数控雕刻刀轨生成算法

提出一种基于三角网格模型的多轴数控雕刻刀轨生成算法,用于解决三角网格模型的多轴数控雕刻刀轨的生成效率低、存在刀轨干涉等问题.该算法采用R*S树动态空间索引结构组织三角面片的拓扑近邻关系,并依据三角网格模型的型面特征规划刀位驱动点,获取各驱动点的瞬时加工区域;根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的相切关系采用面相切、边相切...     

基于高密度激光扫描点的刀具路径生成

在分析了各种刀具偏置虚空间和实空间概念及求解算法的基础上,提出了一种由高密度激光扫描点直接生成ＮＣ加工刀具路径的算法．该算法先求出激光扫描点集中每一点对应的偏置虚空间,再算出每一点对应的虚空间中Ｚ值最大的点即实偏置点,最后将所有实偏置点按一定方式输出,即可生成数控加工刀位轨迹．该算法适合于任何类型的刀具．     

虚拟手术中表面网格切割优化算法的研究

针对人体器官的切割仿真是虚拟手术系统中的重要组成部分。本文通过移动切割轨迹与三角面片的交点对交点复制顶点平移法进行优化,并按照最小角最大化的原则重新构造三角面片以达到提高剖分质量的目的;提出了利用贝塞尔曲线方法构造切口凹槽的思想,采用复用二次贝塞尔曲线对切口凹槽进行细化。实验结果表明本文方法提高了切割后新生成的三角面片质量,使模型切口凹槽更为平滑,有利于虚拟手术的二次切割模拟。     

鞋楦高速数控加工的列表曲线B样条刀具半径偏置方法

针对鞋楦高速加工要求,提出了采用B样条曲线对离散数据进行刀具半径偏置的方法．通过矢量分析判别,实现了测头半径偏置曲线的光顺,并直接进行加工刀具半径二次偏置,获得精确的刀具中心轨迹。针对二阶连续曲线拐点的偏置计算误差,对偏置曲线自相交现象进行了判断和处理,解决了样条曲线高速加工存在的过切和少切问题．     

B样条曲线和三角面片的整合与智能人体模型开发

提出了一种几何模型对人体进行建模,并得出可以智能修改的人台模型.这种几何模型整合了B样条曲线和三角面片的优点.对于人体点云数据进行Delaunay三角化处理,然后用插值B样条曲线对一系列的水平截面与三角化模型的交点.二次的三角化是利用在不同截面中的插值B样条曲线生成的等间距节点.这一系列的处理使得插值B样条曲线和三角面片整合在一起.用这个方法建立的人台可以通过输入关键围度尺寸,生成新人台模型,并且通过展开参数化的人台模型生成服装样板.     

基于空间离散化的STL模型布尔运算

针对传统STL模型布尔运算方法效率低和精度差的问题是,提出一种空间离散STL模型三角面片的算法,该算法可快速排除大量不相交的三角面片,减少三角面片求交计算次数,提高计算效率.同时采用一种规避奇异位置的算法,避免对奇异位置的复杂计算,解决了布尔运算中奇异点的问题,提高了计算精度.实验结果表明所提算法高效准确.     

用序列二维轮廓线重建三维形体表面的方法

针对以往重建表面算法的复杂、计算量大以及存在误连而导致走样等不利因素,提出一种基于角度的三角面片联结方法。该方法主要是在面片联结之前对轮廓线上的点按角度进行取舍,不仅减少了要处理的数据点,而且也使三角面片的联结简易化。实验表明,该方法简单易行,重建速度快,计算量小,适合于由序列单轮廓线重建三维表面形体。     

数控加工轨迹自动生成方法

本文提出两种方法:传感嚣法和再生形体法。它们是在 CTIPS 系统的几何造型系统产生的公用几何数据文件库基础上,应用边界判别方法自动求取数控加工的刀具轨迹。传感器法是把整个刀具表面离散化,建立起一个传感点系统;根据各传感点与零件表面间的位置关系,得出刀具应沿哪个方向移动。再生形体法是根据刀具半径偏置思想,产生一个与原零件形状等距的再生形体。刀具中心点的轨迹就是等距形体的部分轮廓线。     

3DP工艺中阶梯误差与渗透误差相互作用研究

3DP工艺中影响零件成型精度的原理性误差主要来源于阶梯误差和黏结剂渗透误差,并且在误差测量结果中难以区分．本文基于黏结剂在砂床中的流动状态,建立了黏结剂从喷射到渗透过程的数值仿真模型,分析了在二维平面不同角度三角面片打印时理想模型边界和实际黏结砂粒边界之间的位置误差,研究了阶梯误差和渗透误差之间的相互作用．在此基础上,针对不同角度三角面片打印过程中阶梯误差与黏结剂渗透误差相互作用关系也不相同的问题,提出了基于三角面片法向量方向与成型方向夹角的三角面片偏移误差公式用于表达这两种误差对成型质量的综合影响．结果表明：在向上三角面片中,渗透误差与阶梯误差相互补偿,三角面片偏移误差随着斜面与水平面夹角角度的减小而减小;在向下三角面片中,阶梯误差与渗透误差相互叠加,三角面片偏移误差随着斜面与水平面夹角角度的减小而增大．将三角面片偏移误差的公式计算值与其实际测量值进行对比,公式计算误差最大为0.060 mm,最小为0.002 mm,表明三角面片偏移误差公式用于表达阶梯误差与黏结剂渗透误差综合作用的有效性.     

细分曲面的NC刀轨生成算法及实现

提出了一种基于LOOP细分规则的NC精加工刀轨生成算法,该算法将细分曲面应用于CAD/CAM系统,适用于任意拓扑的三角网格模型;通过控制曲面等距误差来生成满足给定精度要求的NC刀轨.其核心思想是:首先计算LOOP细分曲面控制顶点的极限点和法矢量,然后从极限点开始,沿其法矢方向以球头刀的半径长度按照给定精度向外等距,获得等距曲面,最后在等距曲面上生成精加工数控刀轨.实例表明该算法稳定、高效、误差小.     

3DMAX模型在VRML中的数据简化

在保持3DS MAX原始模型特征的情况下,利用顶点删除法对数据模型中的三角形进行合并处理。对合并后的多边形重新进行三角划分,从而实现对满足一定条件的冗余三角形的简化处理,最大限度地减少原始模型的三角形和顶点的数目,以达到提高显示速度的目的。最后给出的实例说明了该方法的有效性。     

无相交三角形平面图的邻点可区别边染色

图G的k-邻点可区别边染色是指G的一个正常k-边染色满足对任意相邻顶点u和v,与u关联的边所染颜色集合和与v关联的边所染颜色集合不同。使G有k-邻点可区别边染色的k的最小值称为G的邻点可区别边色数,记作χ'_a(G)。通过运用权转移方法研究了无相交三角形平面图的邻点可区别边色数,证明了若图G为无相交三角形平面图,则χ'_a(G)≤max{Δ(G)+2,10}。     

MC算法生成数据的分组网格化处理

对MC算法生成的数据进行后续处理,首先采用排序归并算法,归并顶点数据.根据相邻三角形共有顶点的特性,确定三角形之间的连接关系.根据属于同一个子等值面的三角形相互连接的特性,采用种子算法,将属于不同子等值面数据进行分组.采用顶点表与三角形表的数据结构存放子等值面的数据,实现MC算法生成数据的分组与网格化.     

自由曲面三元叶轮5轴数控粗加工刀位生成算法

针对自由曲面三元叶轮的特点，将鼓锥形刀具引入到三元叶轮粗加工中，提出了基于动态模型的刀位生成算法．该算法引入时间因素，即时计算各时间节点叶轮特征曲面，建立了动态模型模拟加工过程，能真实地反映刀具与叶轮的空间关系，降低了加工病害发生的可能性；采用等距离偏置法生成走刀轨迹，进而计算粗加工刀位信息，并通过干涉检验进行刀位修正．由于鼓锥形刀具与被加工曲面具有良好的曲率匹配性，从而增大了加工带宽，可实现宽行线接触加工．与此同时，通过对进刀深度、偏置距离的合理优化，避免走刀冗余，减少了刀迹总长度，从而提高了加工效率．实例证明由此生成的粗加工刀位具有高效、可靠的特点，效率比同直径球头刀具等距离偏置法提高约27．5％．     

C3r-圈单路图Q-谱半径的极限和上界

设Pn=v1v2…vn表示n阶路,Cr3表示有一个公共顶点的r个三角形,该公共顶点称为Cr3的中心。Cr3-圈单路图Gn,Cr3表示用一边连接Cr3的中心和Pn的端点vn后得到的图(见图1)。文章研究Q-谱半径q(Gn,Cr3)(r≥2,r∈Z)的上界,并且证明了q(Gn,Cr3)收敛到它的Q-谱半径的上界。     

三角网格中的孔洞修补算法

提出一种三角网格中的孔洞修补算法, 先应用最小内角原则, 对孔洞直接进行三角剖分得到孔洞剖分的新三角形集合, 然后依据孔洞边界顶点密度, 应用圆和最大内角优化原则, 对新三角形集合进行加点细分得到初始补丁网格, 最后应用λ-μ方法对初始补丁网格进一步优化, 得到最终的补丁网格. 实验结果表明, 该算法效率高、 准确性好.     

基于Laplacian算子的法向网格生成

多分辨率法向网格是网格的一种多分辨率表示方法。其中每一个分辨率层次都是它的前一层法向的偏移,因而除基网格顶点外,其它顶点都可表示为一个标量形式。本文提出一个生成法向网格的算法,对Lgor Guskov等人的方法作了改进,首先,在计算基网格的网格简化过程中,记录下每个基网格三角形在原始网格中的相关三角形集,以此来提高求交效率同时仍保证较高的准确性。其次,增加了处理边界情形的能力。最后,利用Lapacian算子的切向分量对法向网格进行重新参数化。使得网格的三角形分布更均匀,三角形的形状也更为正则。从实验结果可以看到,本文的算法具有较强的实用性,所得到的法向网格与原始网格的逼近误差也很小。     

多面体面上任意两点间最短路径算法

提出计算多面体面上任意两点之间最短路径的算法:近似算法、最短路径或近似最短路径算法.近似算法的思想是采用将折线不断嵌入三角形串上的方法,而另2个算法则是通过特定法线寻找三角形串,而且将这些三角形旋转到同一平面上,从而得到最短路径.前者的时间复杂性为O(n),而后者的时间复杂性分别是O(n2)及低于O(2nn2).