發(fā)布時間：2020-12-31 20:35

　　近年來在義齒制造領(lǐng)域,數(shù)控義齒加工逐漸興起,以高效精準(zhǔn)便捷快速的特點(diǎn)逐漸取代傳統(tǒng)手工制作。數(shù)控義齒加工需要經(jīng)過對牙齒形貌獲取建模、根據(jù)CAD/CAM軟件生成數(shù)控加工軌跡、最后加工成形。在數(shù)控加工中直接使用CAM生成的數(shù)控軌跡會存在加工效率較低、振動較大等問題,影響加工質(zhì)量。本課題主要研究義齒加工過程中的軌跡優(yōu)化和前瞻速度控制問題,以提高義齒修復(fù)體加工的效率和穩(wěn)定性,通過對義齒加工軌跡進(jìn)行分析,并以此為基礎(chǔ)對軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、軌跡優(yōu)化、前瞻速度控制等工作,最終設(shè)計出優(yōu)化程序,得到優(yōu)化的加工軌跡和速度。本文的主要研究內(nèi)容有:（1）通過分析義齒加工軌跡特點(diǎn),提出采用三階B樣條曲線軌跡與直線軌跡相結(jié)合的軌跡優(yōu)化方法;設(shè)計預(yù)處理算法剔除或合并原始軌跡中的異常點(diǎn);提出斷點(diǎn)判斷規(guī)則,將軌跡分類為直線軌跡段和曲線軌跡段;給出S型速度控制的分類條件和數(shù)學(xué)模型。（2）研究直線軌跡的優(yōu)化和前瞻速度算法。建立直線軌跡過渡模型,采用類拋物線軌跡對直線轉(zhuǎn)接處進(jìn)行平滑過渡;求解單一過渡段速度控制函數(shù);結(jié)合前瞻控制設(shè)計連續(xù)段速度控制方法;利用MATLAB對程序進(jìn)行仿真分析。（3）研究B樣條曲線軌跡優(yōu)化和前瞻速度算法... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多種義齒修復(fù)體形貌

a)全局優(yōu)化 b)局部優(yōu)化圖 1-3 兩種軌跡優(yōu)化后加工路徑圖1.3.1.1. 全局優(yōu)化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀全局優(yōu)化考慮多段線段連接，建立優(yōu)化曲線，在滿足精度要求的情況下使用曲線軌跡代替直線軌跡，主要使用多項式曲線、B 樣條或 NURBS 曲線進(jìn)行軌跡擬合。對于多項式曲線擬合的研究較少，其中李浩等[5]使用三次多項式曲線擬合直線軌跡，并給出擬合體征點(diǎn)條件，該方法相對簡單計算便捷，但不適用于相對復(fù)雜的軌跡，容易產(chǎn)生擬合誤差較大的情況。更多的研究者將 B 樣條曲線或者 NURB曲線作為研究對象，相比于多項式曲線，B 樣條或 NURBS 都可以通過改變控制點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)向量來獲得不同的光滑連續(xù)曲線，自由度更好。對于 B 樣條曲線，較早的一些研究主要關(guān)注擬合方法對誤差的影響，如 BORGES C 等[6]將 Gauss-Newton 法應(yīng)用于擬合計算解決精度問題；PARK H[7]對最小二乘法提出改進(jìn)，依據(jù)曲線復(fù)雜程度選取型值點(diǎn)，減少計算量；TSAI M-S[8]采用了連續(xù) Bezier 曲線擬合并給出光順條件。國內(nèi)的學(xué)者也做了一些研究如劉晶等[9]研究包含未知點(diǎn)的曲線擬合問題

圖 1-4 線段拐角 B 樣條曲線過渡[24]6]使用二次 NURBS 圓弧曲線構(gòu)造線段轉(zhuǎn)接路徑，采用形加減速控制算法進(jìn)行速度規(guī)劃，在滿足精度要求的情SENCER B 等[27]使用五次 B 樣條角平滑算法，所提出過渡和最佳曲率幾何，在不違反軸加速度限制的情況下HANG L 等[28]采用多周期過渡的方法對拐角進(jìn)行插補(bǔ)，利用機(jī)床各驅(qū)動軸最大加速能力。該方法在直線段和變點(diǎn)，在粗加工中可以作為簡化算法有效提高加工效影響加工質(zhì)量，產(chǎn)生振動。速度控制研究現(xiàn)狀控制是在速度控制的基礎(chǔ)上添加前瞻算法，通過預(yù)先規(guī)劃來達(dá)到軌跡速度連續(xù)。利用前瞻算法提前讀入一方法進(jìn)行速度預(yù)估，由于將未到達(dá)的軌跡點(diǎn)加入計算減速保證速度連續(xù)變化。國內(nèi)外對前瞻速度控制研究

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]NURBS曲線參數(shù)插補(bǔ)的實時前瞻算法[J]. 唐濰,蔡光輝,秦衡峰.  計算機(jī)應(yīng)用研究. 2016(02)
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[7]高速嵌入式數(shù)控系統(tǒng)速度前瞻控制算法的研究[J]. 王耀庭,張秋菊,成津賽.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2014(12)
[8]一種優(yōu)化軌跡段間銜接速度的自適應(yīng)前瞻控制[J]. 潘海鴻,楊增啟,陳琳,董海濤,黃炳瓊,譚華卿.  機(jī)械工程學(xué)報. 2015(05)
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博士論文
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[2]面向五軸加工軌跡的曲率連續(xù)光順及其插補(bǔ)方法研究[D]. 石璟.上海交通大學(xué) 2014
[3]口腔修復(fù)嵌體造型關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張長東.南京航空航天大學(xué) 2013
[4]曲面數(shù)控加工編程軌跡的NURBS擬合及插補(bǔ)算法研究[D]. 吳繼春.華中科技大學(xué) 2012
[5]自適應(yīng)NURBS曲線插補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)研究[D]. 沈洪垚.浙江大學(xué) 2010
[6]修復(fù)牙牙弓線提取及磨牙冠數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)[D]. 王奇峰.南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]面向連續(xù)短線段高速加工的平滑轉(zhuǎn)接及前瞻控制研究[D]. 張君.上海工程技術(shù)大學(xué) 2016
[2]針對小線段加工的NURBS自適應(yīng)插補(bǔ)算法的研究[D]. 王文莉.山東大學(xué) 2015
[3]義齒高效數(shù)控加工刀軌優(yōu)化技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D]. 雷偉軍.南京航空航天大學(xué) 2014
[4]基于Look-Ahead技術(shù)的CNC軌跡規(guī)劃的研究[D]. 李建華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：2950272