本文關(guān)鍵詞：基面曲線導(dǎo)向復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)控加工路徑生成方法

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【摘要】：近年來(lái),基于復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工軌跡規(guī)劃方法已經(jīng)獲得機(jī)械加工領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,它摒棄了傳統(tǒng)數(shù)控加工規(guī)劃網(wǎng)格曲面的繁瑣復(fù)雜的過(guò)程,直接針對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)一系列迭代算法獲得數(shù)控加工軌跡。而目前相關(guān)的研究都是在網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展應(yīng)用到點(diǎn)云模型上,并使用截平面法,等參數(shù)法等刀具軌跡規(guī)劃方法在網(wǎng)格模型上規(guī)劃加工路徑,但這些方法都在效率、精度、魯棒性等方面有一些缺陷,因此本文提出了一個(gè)基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工軌跡規(guī)劃的新方法,采用了輔助基面構(gòu)造思路并且與最小二乘投影算法相結(jié)合,獲得了基面曲線導(dǎo)向的復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)控加工路徑的生成。首先,文章中先闡述了建立輔助基面的步驟,分別采用兩種不同的輔助基面的建立方法。其一是根據(jù)幾何特征建立輔助基面的方法,先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行主元素分析,建立局部坐標(biāo)系,采用最小包圍盒法確定點(diǎn)云的主軸,根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幾何性質(zhì)建立其對(duì)應(yīng)的輔助基面。其二是參數(shù)化基面的構(gòu)造方法,先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行特征提取獲得特征數(shù)據(jù)點(diǎn)云,再對(duì)邊界點(diǎn)云進(jìn)行序化處理確定點(diǎn)云邊界曲線,通過(guò)已知的四條邊界曲線對(duì)孔斯曲面進(jìn)行參數(shù)表達(dá),將最終獲得的雙線性孔斯曲面作為點(diǎn)云數(shù)據(jù)的輔助基面。其次,文章中列舉了參數(shù)輔助基面上規(guī)劃加工軌跡的等參數(shù)加工軌跡規(guī)劃方法,該方法快速精確并且與加工過(guò)程中的過(guò)切誤差計(jì)算相結(jié)合控制參數(shù)軌跡移動(dòng)增量。由于幾何輔助基面具有相似性、易參數(shù)化、規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn),因此在幾何輔助基面上可以容易獲得導(dǎo)向加工軌跡的參數(shù)方程,并且在軌跡投影過(guò)程中由導(dǎo)向軌跡到點(diǎn)云的投影過(guò)程可以獲得精度較高的加工軌跡。最后,文章介紹了最小二乘投影方法,該方法在直接投影方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)定義誤差函數(shù)并對(duì)投影方向進(jìn)行迭代運(yùn)算,將基面導(dǎo)向軌跡上的離散點(diǎn)投影到散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)上,再對(duì)點(diǎn)云上最優(yōu)的投影目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行處理并按既定鄰接順序平滑連接獲得刀觸點(diǎn)軌跡曲線,再將基面上的全部導(dǎo)向軌跡曲線投影,最終獲得復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工路徑。本文以VS2006為軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了本文中所提到的相關(guān)算法,并以近似鞍面形狀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為例進(jìn)行基面曲線導(dǎo)向的復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)控加工路徑的規(guī)劃,通過(guò)該算法的投影結(jié)果可以看出該方法可以獲得較高精度的數(shù)控加工軌跡,將該加工路徑結(jié)果進(jìn)行UG仿真分析,可以看出仿真結(jié)果與算法結(jié)果相一致,從而驗(yàn)證了本文提出的基面曲線導(dǎo)向的復(fù)雜點(diǎn)云數(shù)控加工路徑生成方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：輔助基面 最小二乘投影方法 刀具軌跡
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 論文背景與研究意義9-10
• 1.2 數(shù)控加工技術(shù)10-12
• 1.3 文獻(xiàn)綜述12-17
• 1.3.1 刀具軌跡投影方法研究綜述12-15
• 1.3.2 數(shù)控加工軌跡規(guī)劃研究綜述15-17
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)17-19
• 1.5 小結(jié)19-20
• 2 散亂數(shù)據(jù)的預(yù)處理20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 點(diǎn)云的降噪處理20-23
• 2.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)齊與分割23-25
• 2.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的主元分析25-26
• 2.5 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面映射26-28
• 2.6 小結(jié)28-29
• 3 輔助基面構(gòu)造方法29-40
• 3.1 引言29-30
• 3.2 幾何特征基面構(gòu)造方法30-33
• 3.2.1 最小包圍盒方法30-32
• 3.2.2 圓柱基面構(gòu)造32-33
• 3.3 參數(shù)化基面構(gòu)造方法33-38
• 3.3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的邊界提取33-35
• 3.3.2 邊界點(diǎn)云序化處理35-36
• 3.3.3 Coons基面構(gòu)造方法36-38
• 3.4 小結(jié)38-40
• 4 刀具軌跡生成方法40-54
• 4.1 引言40-41
• 4.2 刀具加工參數(shù)確定41-46
• 4.3 等參數(shù)法規(guī)劃加工軌跡46-49
• 4.3.1 等參數(shù)加工曲線規(guī)劃46-47
• 4.3.2 參數(shù)軌跡加工行距47-49
• 4.4 最小二乘法投影刀具軌跡49-53
• 4.4.1 最小二乘投影算法原理49-51
• 4.4.2 權(quán)值系數(shù)的優(yōu)化51
• 4.4.3 投影結(jié)果51-53
• 4.5 小結(jié)53-54
• 5 加工仿真54-65
• 5.1 引言54-55
• 5.2 UG NX8.0數(shù)控加工模塊55-62
• 5.2.1 UG CAM概述55-57
• 5.2.2 新建加工環(huán)境及創(chuàng)建程序57
• 5.2.3 創(chuàng)建刀具組和創(chuàng)建幾何體57-59
• 5.2.4 創(chuàng)建方法組和創(chuàng)建工序59-60
• 5.2.5 后置處理60-62
• 5.3 結(jié)果驗(yàn)證62-64
• 5.4 小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

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本文編號(hào)：593016