本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控加工干涉檢查技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《廣東工業(yè)大學(xué)》 2011年

基于三角面片檢測的五軸數(shù)控加工碰撞干涉檢測智能算法研究

劉雄偉  

【摘要】：與傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工相比,五軸數(shù)控加工具有高速、高效、高精度等特點,因此五軸數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)階段國內(nèi)外研究的重點。五軸數(shù)控機床在通常的三軸機床的基礎(chǔ)上增加兩個旋轉(zhuǎn)軸,一方面使得刀具可以實現(xiàn)任意的空間位置與方位,另一方面也使得刀具運動更加復(fù)雜和不可預(yù)見,增加了碰撞干涉發(fā)生的可能。碰撞干涉通常具有很大的危害性,除了會產(chǎn)生不合格的工件外,還可能會導(dǎo)致刀具、夾具或機床的損壞甚至人身事故；同時碰撞干涉使得五軸數(shù)控加工在實際應(yīng)用中尚不能完全發(fā)揮其優(yōu)勢。 本文在研究前人成果的基礎(chǔ)上,提出了一種新的“兩步法”：即將碰撞干涉檢測分為快速碰撞干涉檢測和詳細碰撞干涉檢測兩部分。首先通過快速碰撞干涉檢測部分來確定可能存在碰撞干涉的葉子節(jié)點；然后在詳細碰撞干涉檢測部分,基于三角形-三角形相交檢測法來確定刀具與工件是否確實發(fā)生了干涉。 在快速碰撞干涉檢測中,為了適應(yīng)加工刀具和工件的移動和旋轉(zhuǎn),減少加工過程中刀具的更新計算量,提高快速碰撞干涉檢測的效率,對刀具和夾具進行分層方向包圍盒數(shù)學(xué)建模；為了應(yīng)用高效的分離軸理論,工件NURBS自由曲面是采用八叉樹結(jié)構(gòu)來進行數(shù)學(xué)建模的。使用分離軸理論進行的快速碰撞檢測干涉是在刀具分層方向包圍盒和NURBS曲面的八叉節(jié)點之間中進行的。在本文中為了提高整體檢測效率,采用了一種基于分層包圍盒連續(xù)碰撞的加速算法。 在進行快速碰撞干涉檢測后,當(dāng)在檢測到包圍盒之間有干涉時,轉(zhuǎn)而進行詳細碰撞干涉檢測。為了避免漏檢與誤檢,進行基于三角形-三角形相交檢測方法來確定存儲在表面八叉樹葉子節(jié)點中的離散表面點所在的三角面片是否真的發(fā)生了碰撞。該詳細碰撞檢測是在包含碰撞干涉葉子節(jié)點的三角面片及儲存在葉子節(jié)點中的三角面片與刀具OBB的三角面片之間進行的。在該算法中,本文采用比較快捷的測試原理矢量判別法。為了提高三角形相交檢測效率,在二維三角形-三角形相交檢測中,采用的算法是不相交判別法。 通過對所開發(fā)的算法進行測試,表明：該算法即避免了誤檢與漏檢.又提高了碰撞干涉檢測的效率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TG659
【目錄】：

摘要4-6

ABSTRACT6-8

目錄8-10

CONTENTS10-12

第一章 緒論12-23

1.1 論文的選題背景及意義12-13

1.2 碰撞干涉檢測的定義及存在的問題13-15

1.2.1 碰撞干涉檢測的定義13-14

1.2.2 碰撞干涉檢測問題的復(fù)雜性14

1.2.3 碰撞干涉檢測存在的問題14-15

1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-20

1.4 課題研究內(nèi)容及章節(jié)安排20-23

1.4.1 五軸數(shù)控加工碰撞干涉檢測算法20-21

1.4.2 課題研究的章節(jié)安排21-23

第二章 快速碰撞干涉檢測一般數(shù)學(xué)模型表示23-51

2.1 刀具的分層OBB數(shù)學(xué)模型23-35

2.1.1 基于OBB的五軸數(shù)控碰撞干涉檢測23-24

2.1.2 常用的包圍盒的特點比較24-25

2.1.3 五軸數(shù)控加工中的刀具與刀位軌跡離散25-27

2.1.4 刀具分層方向包圍盒的數(shù)學(xué)建模27-29

2.1.5 刀具方向包圍盒數(shù)學(xué)模型的近似分析29-32

2.1.6 刀具方向包圍盒的位置更新32-35

2.2 工件NURBS曲面的數(shù)學(xué)模型的計算機表達35-44

2.2.1 工件NURBS曲面35-36

2.2.2 分層八叉樹36-38

2.2.3 改進的鏈?zhǔn)胶途€性八叉樹混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)38-40

2.2.4 八叉樹的遞歸分解生成40-44

2.3 基于分離軸理論的快速碰撞干涉檢測數(shù)學(xué)模型44-51

2.3.1 分離軸理論概述44

2.3.2 分離軸理論在OBB中的實現(xiàn)44-47

2.3.3 快速碰撞干涉檢測算法的實現(xiàn)47-51

第三章 基于三角面片的詳細碰撞干涉方法原理及模型表達51-70

3.1 常用詳細檢查算法的缺點51-52

3.2 基于三角面片的詳細檢測算法分析52-70

3.2.1 矢量判別法53-56

3.2.2 二維三角形-三角形相交檢測56-59

3.2.3 三角形相交檢測的部分代碼59-70

第四章 五軸數(shù)控碰撞干涉檢測測試70-75

4.1 NURBS曲面和刀具的讀取70-72

4.2 碰撞干涉檢測實例72-74

4.3 討論74-75

總結(jié)與展望75-77

參考文獻77-82

攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文82-84

致謝84

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本文編號：233435