本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測算法研究

  更多相關(guān)文章： 五軸數(shù)控加工 碰撞檢測 OBB層次樹 內(nèi)包圍盒 tropp算法優(yōu)化 刀具掃描體

【摘要】：五軸數(shù)控加工技術(shù)已成為制造業(yè)中最重要的生產(chǎn)工具,但是由于兩個旋轉(zhuǎn)軸的介入,使得各個部件的運動位置關(guān)系非常復(fù)雜,容易在加工中出現(xiàn)各部件的碰撞,因此在進行數(shù)控加工仿真時對各部件進行碰撞檢測能有效避免碰撞事故的發(fā)生。虛擬仿真中的碰撞檢測在國內(nèi)外已經(jīng)有許多的研究,其成果可運用到數(shù)控加工碰撞檢測中。由于三角面片具有較好的控制性,在五軸數(shù)控加工仿真中,模型的表達也采用了三角面片,同時根據(jù)五軸數(shù)控加工仿真的特點,將虛擬仿真中的檢測算法進行適當?shù)母倪M,以便能更好地應(yīng)用于五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測。對于五軸數(shù)控機床凸體之間的碰撞檢測,本文采用OBB層次樹,并對OBB層次樹進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對于OBB包圍盒之間的碰撞檢測,目前主要采用的是分離軸定理,但由于分離軸定理具有一定的盲目性,使得運算量偏大且算法效率波動較大,本文提出了一個新的檢測方法,采用了將三維的包圍盒之間的檢測轉(zhuǎn)化到二維平面之間的檢測,從而提高了算法的運算效率。針對機床外殼與其它部件包圍盒的檢測,本文采用了構(gòu)建內(nèi)包圍盒的方法,實現(xiàn)了凹形體與其它部件之間的粗檢,避開了目前主流的直接將凹形體分割成凸體再進行檢測的方法,由于分割的前幾步包圍盒較大,而其他包圍盒又在凹形體內(nèi)部,造成檢測的前幾步一般都會出現(xiàn)包圍盒碰撞,從而使得運算量較大,因而,采用內(nèi)包圍盒能有效地排除大部分不相交的情況,提高了算法的效率。五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測的精檢都是直接對三角面片進行檢測,本文在對各種三角面片碰撞檢測算法的分析比較后,對tropp算法進行了優(yōu)化,即在tropp算法前加上了一個類似AABB包圍盒的方法,結(jié)合在三角面片頂點列表信息存儲時的預(yù)處理,記錄下三角面片各個方向的最大最小值,通過這些值之間的比較完成了三角面片對間的碰撞檢測初步排除,彌補了tropp算法在三角面片碰撞率低時檢測效率低的不足。針對刀具和工件之間的碰撞檢測,由于離散的碰撞檢測容易造成一些漏檢的情況,本文采用了刀具掃描體和工件來進行碰撞檢測,實現(xiàn)了用離散的方法實現(xiàn)連續(xù)的碰撞檢測。本文在虛擬仿真碰撞檢測算法的基礎(chǔ)上完成了五軸數(shù)控加工仿真中的碰撞檢測,但同時本文的碰撞檢測算法也可用到其它類似虛擬仿真中去,實現(xiàn)了方法的通用性。
【關(guān)鍵詞】：五軸數(shù)控加工 碰撞檢測 OBB層次樹 內(nèi)包圍盒 tropp算法優(yōu)化 刀具掃描體
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3 研究目標及主要內(nèi)容18-21
• 第二章 五軸數(shù)控機床三維模型的建立與姿態(tài)求取21-30
• 2.1 五軸數(shù)控機床三維模型的建立21-23
• 2.2 五軸數(shù)控機床三維模型信息提取23-24
• 2.3 機床運動體姿態(tài)提取24-29
• 2.3.1 五軸機床的分類及拓撲構(gòu)型25-26
• 2.3.2 五軸數(shù)控機床的位姿變換26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 包圍盒的建立30-46
• 3.1 包圍球的構(gòu)建與優(yōu)化30-33
• 3.2 OBB包圍盒的構(gòu)建方法33-35
• 3.3 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)造及優(yōu)化35-40
• 3.3.1 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)造35-36
• 3.3.2 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)建的優(yōu)化36-40
• 3.4 內(nèi)包圍盒的建立40-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 包圍盒的檢測算法及三角面片檢測算法46-60
• 4.1 各類包圍盒的碰撞檢測算法46-49
• 4.1.1 包圍球的碰撞檢測算法46
• 4.1.2 AABB包圍盒的碰撞檢測算法46-47
• 4.1.3 離散有向多面體包圍盒的碰撞檢測算法47
• 4.1.4 OBB包圍盒的碰撞檢測算法47-48
• 4.1.5 內(nèi)包圍盒的檢測算法48-49
• 4.2 OBB包圍盒檢測新算法49-55
• 4.2.1 分離軸定理49-51
• 4.2.2 OBB檢測新算法51-55
• 4.3 三角面片的碰撞檢測55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 五軸數(shù)控加工工件與刀具的連續(xù)碰撞檢測60-66
• 5.1 刀具掃描體的構(gòu)成60-63
• 5.1.1 刀具模型的建立60-61
• 5.1.2 刀具掃描體的建立61-63
• 5.2 刀具掃描體和工件的碰撞檢測63-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 系統(tǒng)實現(xiàn)及驗證66-77
• 6.1 本文系統(tǒng)實現(xiàn)的主要內(nèi)容66-67
• 6.2 五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測系統(tǒng)的開發(fā)67-70
• 6.2.1 碰撞檢測界面67
• 6.2.2 模型信息的提取與存儲67-68
• 6.2.3 模型空間位置變換的求取更新68-69
• 6.2.4 OBB包圍盒樹的建立與檢測69-70
• 6.2.5 內(nèi)包圍盒的建立與檢測70
• 6.2.6 三角面片碰撞檢測算法70
• 6.2.7 刀具與工件的連續(xù)碰撞檢測70
• 6.3 實例驗證70-76
• 6.3.1 OBB包圍盒檢測新算法驗證70-72
• 6.3.2 內(nèi)包圍盒檢測新算法驗證72-74
• 6.3.3 碰撞檢測實例74-76
• 6.4 本章小結(jié)76-77
• 第七章 結(jié)論與展望77-79
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與科研項目情況83

【參考文獻】

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本文編號：1012277