非球头刀单触点宽行加工刀具运动优化方法

将非球面刀具的单触点宽行加工复杂曲面问题归结为刀具曲面包络特征线在运动变换下逼近设计曲面的曲面拟合问题,提出复杂曲面非球面刀具单触点宽行加工的通用刀具运动优化方法—曲面包络逼近原理.该方法基于曲面自然活动标架理论,推导了由刀具曲面和设计曲面运动不变量参数描述的、通用规范的刀具相对工件运动的速度方程和运动变换矩阵;分别以加工效率和加工精度最优为目标,建立了能确保刀具相对工件运动连续光滑的刀位优化的泛函极值模型.最后通过一个圆锥面刀具和一个圆环面刀具的数控加工复杂曲面的仿真实例,论证了文中方法的精确性、有效性和通用性.     

UCP710五轴机床中的坐标转换

5轴机床是在3轴机床的基础上增加了两个旋转轴,当旋转轴和平移轴作复合运动时,能使刀具和工件曲面始终保持一个固定的夹角,因此,在加工曲面时5轴机床能加工出很光滑的表面。由于旋转轴运动存在,工件在机床坐标系中的位置随时在发生变化,这使得5轴机床的数控编程比3轴机床复杂的     

数控加工仿真系统的研究与应用

介绍数控加工仿真系统的整体设计,提出格栅voxel三维实体建模方法,刀具扫描体的生成算法,实现了刀具切削工件过程的动态仿真,并对碰撞检查算法进行了初步的研究.基于以上方法,建立了蓝天数控系统的加工仿真系统,在加工前对加工程序进行验证,在加工时对刀具轨迹的执行、工件的切削过程等进行实时监控.     

离散数据复杂曲面的粗加工

提出一种基于离散数据的复杂曲面数控粗加工方法，被加工曲面用多面体模型来描述，采用分层切削方法加工，基于二维等值平面图的拓扑结构，求出各层的有效加工区域，利用数控编程自动生成刀具轨迹。该方法成功地解决了层切法加工复杂曲面时不能处理岛中岛的难题，经实践检验，效果良好。     

Doo-Sabin曲面NC刀具的并行轨迹计算

Doo—Sabin曲面是对多边形控制网格进行递归细分的极限曲面．利用Doo—Sabin曲面具有的逐步逼近的多分辨率特性和误差公式，根据加工误差确定控制网格的细分次数，并以此代替目标曲面进行粗加工刀具轨迹计算，从而合理简化了加工细节，提高了粗加工效率．另外，改进了传统的G—Buffer技术，提出了能统一应用于大型工件粗加工和精加工的S—Buffer算法．进一步分析了S—Buffer数据的相关性，采用平均加权响应时间为性能指标，设计了抢先式的动态负载平衡策略，基于MPI实现了S—Buffer的并行化．     

应用高斯曲率积分的曲面可展化分片方法研究

对空间曲面的分片算法进行了研究,以高斯曲率的绝对值对面积的积分与曲面面积的比值作为曲面分片系数,并以各曲面单元分片系数的和作为曲面分片的控制值。在给定分片控制值的约束条件下,通过对任意空间曲面进行离散化、反算拟合及曲面单元累加实现曲面分片。控制各曲面片分片系数累加值使之小于一定的控制值以使各分片近似可展。以空间双曲曲面为算例对分片算法的有效性进行了验证。     

基于Z-map模型的自由曲面无干涉刀具轨迹生成算法研究

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中重要的研究内容.本文分析了自由曲面数控加工中常用的刀具轨迹生成策略和方法,设计和实现了一种基于Z-map结构的自由曲面无干涉刀具轨迹生成算法.本算法采用进化算法进行刀具干涉检测,不仅解决了生成刀具轨迹时因走刀步长不合理而产生的过切问题,而且也确保了生成的刀具轨迹为无干涉刀具轨迹.     

复杂曲面加工精度检验中曲面法矢与刀具扫描体求交算法的研究

提出了一种用于实现矢量与扫描体（代表五轴数控加工铣刀的运动）求交的有效算法,该算法首先对曲面法矢和刀具扫描体进行预处理,将曲面法矢与刀具扫描体之间的求交问题转化为有向线段与三角网格之间的求交计算,然后建立有向线段和三角网格的求交子集,减少了不必要的求交计算,提高了乍法的效率。文中举例说明了该算法在复杂曲面NC精度检验中的应用。     

组合曲面参数线五坐标加工刀具轨迹的计算

提出了组合曲面间拓扑关系的建立方法．通过对曲面相邻边界及相邻角点拓扑信息查询，完成刀具路径的合理组织；针对目前在给定加工精度时确定参数增量算法存在的不足，提出基于等参数线的走刀步长追踪法，并对曲率半径趋于无穷大的情况及直纹面加工的情况进行单独处理，保证了算法的稳定性和有效性．在此基础上，系统地阐述了组合曲面加工中刀触点、刀位点的计算以及刀具轨迹的合理化组织。     

数控铣削加工中刀具半径补偿的有关问题

在数控铣床上进行工件轮廓的数控铣削加工时,由于存在刀具半径,使得刀具中心轨迹与工件轮廓(即编程轨迹)不重合.如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能,则只能按刀心轨迹,即在编程时给出刀具的中心轨迹,如图1所示的点划线轨迹进行编程.其计算相当复杂,尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时,必须重新计算刀心轨迹,并修改程序.这样既复杂繁锁,又不易保证加工精度.当数控系统具备刀具半径补偿功能时,数控程序只需按工件轮廓编写,加工时数控系统会自动计算刀心轨迹,使刀具偏离工件轮廓一个半径值,即进行刀具半径补偿.     

基于图像连通区域数的刀具磨损状态特征提取实验研究

为了利用计算机视觉技术进行刀具状态监测,设计了机械加工刀具状态监测实验系统,并通过将图像处理技术引入到机械加工刀具磨损状态监测中,提出了一种通过提取工件表面图像的连通区域数来判断刀具磨损状态的新方法。该方法首先采集被加工工件的表面图像;然后对图像进行预处理,并对区域行程算法进行了改进,再用改进的区域行程标记算法对机械加工工件表面图像进行标记;最后通过统计连通区域数来判断刀具的磨损状态。理论和实验分析表明,由于加工工件表面图像的连通区域数和刀具磨损有很强的相关性,其可以间接判断刀具磨损情况,从而可达到对刀具状态进行监测的目的。实验表明,该方法计算简单、识别速度快,可以有效地判断刀具的磨损状态。     

Generation of collision-free 5-axis tool paths using a haptic surface

An intuitive man-machine interface for generating 5-axis tool paths is described in the paper. The system is based on a 5 degree-of-freedom force feedback haptic system, which is used to interface a human with an impenetrable 3D part. In the process of feeling the object, the user ‘teaches’ a milling machine to machine a virtual 3D object. The tool path generation has two phases: recording of access directions at the surface of the object and the post-processing phase. During the recording phase, three functions are carried out simultaneously: first, a fast collision detection algorithm, using hierarchical object representation, to drive the haptic system; second, visual feedback to show the regions that have been accessed by the tool; and third, a system to capture the access directions of the tool as the user touches the object. The post-processing phase involves the use of information generated in the recording phase to generate 5-axis tool paths. First, the access directions at the surface of the part are interpolated; and second, any residual collisions are detected and eliminated. We show the results of the tool path generation for two parts. The system can help an expert user generate, correct and tweak tool paths.     

轮廓平移无跳刀连接刀路环树优化算法

提出一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹优化算法．根据刀路环之间父环和子环关系,提出“刀路环树”的概念,将加工刀路的一次环切定义为一个“刀路环向量”,并将刀路环的各个属性定义为刀路环向量的分量．根据无跳刀轨迹的要求,针对刀路环树的各个刀路环向量进行遍历,以获得了一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹算法,并通过与其他算法比较,证明该算法无跳刀、无重复切削,并且可以自动执行．     

基于遗传算法的复杂型腔类零件刀具优化

针对复杂型腔数控加工的刀具组合优选问题,提出了一种基于遗传算法的复杂型腔类零件刀具优化方法.首先通过偏置环算法构建可行的型腔加工刀具集;其次为解决型腔类零件每个特征与整体最优刀具组合的差异性问题,建立以加工效率和刀具成本为优化目标的复杂型腔零件刀具组合优化模型,并通过有向图和改进的遗传算法对多刀具组合优化模型进行求解;...     

并联机器人曲面汉字雕刻刀路规划算法研究

解决了并联机器人在空间曲面上雕刻汉字时所遇到的相关问题,包括平面刀路向曲面刀路的映射方法、曲线插补计算及刀具姿态实时规划算法等,给出了算例并以6-PUS并联机器人为模型进行了实验,实验结果验证了所提方法的有效性和可行性,这些方法理论上适用于任意种类的文字及空间曲面,也适用于雕刻之外的其它加工领域.     

一种改进型遗传算法在FMS刀具调度中的应用

在柔性制造系统（FMS）中,刀具调度问题关系着刀具的利用率和整个FMS的生产效率,如何对众多刀具进行合理的调度已成为当前FMS中的一项关键技术。在对遗传算法进行改进的基础上建立了在有限刀具资源约束下的FMS刀具调度优化模型,得出针对刀具交换次数的目标函数,通过比较与实验验证了这种算法的有效性和优越性。     

数控车间中央刀具库的资源调度与配置研究

如何从构成刀具的模块级来调度与配置刀具资源,以减少刀具的库存成本是数控车间中迫切要解决的问题．本文以刀具购买资金为约束，研究了如何为一个任务配置加工所需的各种刀具模块数量，使任务具有最小的在制时间．通过滚动计算来求解在制时间，通过比较“最小在制时间可能的提前数量∕应该增加的刀具模块成本”来选择瓶颈资源，指导贪婪式算法以决定要增加哪些刀具实例和模块,以及增加的数量．计算结果表明模块级刀具配置优于刀具级刀具配置．     

Model-based tool condition prognosis using power consumption and scarce surface roughness measurements

In machining processes, underusing and overusing cutting tools directly affect part quality, entailing economic and environmental impacts. In this paper, we propose and compare different strategies for tool replacement before processed parts exceed surface roughness specifications without underusing the tool. The proposed strategies are based on an online part quality monitoring system and apply a model-based algorithm that updates their parameters using adaptive recursive least squares (ARLS) over polynomial models whose generalization capabilities have been validated after generating a dataset using theoretical models from the bibliography. These strategies assume that there is a continuous measurement of power consumption and a periodic measurement of surface roughness from the quality department (scarce measurements). The proposed strategies are compared with other straightforward tool replacement strategies in terms of required previous experimentation, algorithm simplicity and self-adaptability to disturbances (such as changes in machining conditions). Furthermore, the cost of each strategy is analyzed for a given benchmark and with a given batch size in terms of needed tools, consumed energy and parts out of specifications (i.e., rejected). Among the analyzed strategies, the proposed model-based algorithm that detects in real-time the optimal instant for tool change presents the best results.     

A C++ program for retrieving land surface temperature from the data of Landsat TM/ETM+ band6

A C++ language-based software tool for retrieving land surface temperature (LST) from the data of Landsat TM/ETM+ band6 is developed. It has two main functional modules: (1) Three methods to compute the ground emissivity based on land use/cover classification image, NDVI image and the ratio values of vegetation and bare ground and (2) Converting digital numbers (DNs) from TM/ETM+ band6 to LST. In the software tool, Qin et al.'s mono-window algorithm and Jiménez-Muňoz and Sobrino's single channel algorithm are programmed to retrieve LST. It will be a useful software tool to study the thermal environment of ground surface or the energy balance between the ground and the bottom atmosphere by using the thermal band of Landsat TM/ETM+.