快速成型制造中分層處理技術(shù)的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-03-17 21:42

【摘要】： 快速成型制造技術(shù)是優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、縮減產(chǎn)品成本的有力工具，它的出現(xiàn)是制造領(lǐng)域的一次重大技術(shù)創(chuàng)新和突破。盡管快速成型制造的工藝方法多種多樣，但獲取零件模型切平面的二維輪廓數(shù)據(jù)仍然是進(jìn)行快速成型制造的第一步。因此分層處理技術(shù)始終是RPM技術(shù)研究的一項(xiàng)主要內(nèi)容。為適應(yīng)現(xiàn)代先進(jìn)集成制造模式的發(fā)展要求，提出了以STEP-NC作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口來構(gòu)建RPM集成制造系統(tǒng)的方法，并指出實(shí)現(xiàn)這一RPM集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)基于STEP-NC的幾何模型分層處理技術(shù)。提出了生成可視化的STL三維實(shí)體模型的方法，通過設(shè)置相鄰三角形面片外法向量夾角的臨界值來選取適當(dāng)?shù)墓岔旤c(diǎn)，并重新計(jì)算其法向量，實(shí)現(xiàn)了對STL模型的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)冗余處理和向量光滑處理。采用Visual C++為編程語言，以O(shè)penGL為圖形開發(fā)工具，開發(fā)出一個(gè)針對STL數(shù)據(jù)模型的可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)為STL模型的分層處理提供了有力的支持。在對基于STL模型的切片處理技術(shù)進(jìn)行了深入分析并吸收現(xiàn)有算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了分組排序、對邊求交的分層算法。該算法先根據(jù)三角面片中頂點(diǎn)在分層方向的最大和最小坐標(biāo)值，對各面片進(jìn)行排序并形成分層關(guān)系矩陣，然后對每層的三角面片采用對邊依次追蹤求交的方法生成切片輪廓數(shù)據(jù)。通過實(shí)際應(yīng)用表明，該算法高效、穩(wěn)定、可靠。在對STEP-NC幾何模型表達(dá)方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析和理解的基礎(chǔ)上，研究了EXPRESS到C++的映射方法，并將這一模塊作成動(dòng)態(tài)連接庫，為系統(tǒng)的擴(kuò)展創(chuàng)造了條件。為了保證數(shù)據(jù)采集的一致性和有效性，設(shè)計(jì)了一個(gè)AP203中性交換文件數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)了AP203中性文件的讀入和分析，，進(jìn)而正確獲得了幾何模型的特征數(shù)據(jù)�；赟TEP-NC的幾何模型分層處理的核心問題是分層平面與從AP203中性文件中提取出來的模型各幾何元素的交線求取問題，本文對STEP-NC幾何模型中的主要幾何元素設(shè)計(jì)了具有針對性的求交算法，這些求交算法使得幾何圖元所具有的特殊性質(zhì)得到充分利用，因而提高了算法的效率和穩(wěn)定性。對現(xiàn)有的掃描填充方法進(jìn)行了深入分析，在綜合考慮各掃描填充方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了輪廓偏置和基于交點(diǎn)排序的分區(qū)掃描相結(jié)合的復(fù)合掃描填充算法。該掃描填充方法能夠充分發(fā)揮輪廓偏置填充精度高和分區(qū)掃描填充速度快的特點(diǎn)，并且能夠適用于多種快速成型工藝。為實(shí)現(xiàn)復(fù)合填充方法，利用矢量偏移的方法實(shí)現(xiàn)了輪廓偏置的計(jì)算。在設(shè)計(jì)分區(qū)掃描算法的過程中，提出了基于交點(diǎn)排序的分區(qū)算法。該分區(qū)算法大大簡化了填充區(qū)域劃分的實(shí)現(xiàn)過程，使分區(qū)效率也得到提高。
【圖文】：

模型圖,法向量,模型