多线程并行处理方法在5坐标数控加工仿真中的应用

针对基于压缩体素模型的5坐标数控加工仿真系统中仿真速度较慢的问题,引入了多线程的并行处理方法,重点研究了扫描体离散的并行处理.实验表明,该方法速度较快,与传统的串行算法相比,具有较强的优越性.     

基于压缩体素模型的球头刀空间扫描体构造新方法及其应用

提出了一种基于压缩体素模型的球头刀空间扫描体构造新方法,将球头刀分解为相应球体部分和圆柱体部分,分别给出了球体和圆柱体空间扫描体构造公式并构造出其表面模型,利用RayCasting方法分别将球体和圆柱体空间扫描体表面模型进行离散,将其分别转化为压缩体素模型,通过布尔并操作生成球头刀空间扫描体压缩体素模型。该方法由于采用三个方向的Dexel模型表示体素模型,其计算机内部存贮空间得到了很大地压缩,并简化了布尔操作和提高了布尔操作速度;通过MarchingCubes方法提取数控加工仿真工件表面模型并进行图形显示,提高了显示质量和显示速度。该方法在《基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用并完成了某叶轮的五坐标数控加工仿真,仿真结果三维信息完备,NC编程人员可从任意方向观察、验证仿真结果,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足,该方法是虚拟数控加工的关键技术。     

多线程并行处理方法在5坐标数控加工仿真中的应用

针对基于压缩体素模型的5坐标数控加工仿真系统中仿真速度较慢的问题，引入了多线程的并行处理方法，重点研究了扫描体离散的并行处理。实验表明，该方法速度较快，与传统的串行算法相比，具有较强的优越性。     

体素模型表面优化提取方法及图形显示

三维体数据的显示方法有2种直接体绘制方法和间接体绘制方法。本文首先比较了这2种体数据显示方法的优缺点,然后介绍了基于渐进立方体(MarchingCubes)方法的间接体绘制方法。根据压缩形式的体素模型特点,提出了一种新的体素模型表面三角网格提取优化算法,该算法利用材料变化信息直接在位于物体表面的体素模型中提取表面三角网格,与传统的MarchingCubes算法相比,该算法不仅可以跨越物体外部全空的体素,还可以跨越位于物体内部全实的体素。该方法在基于Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统中得到了应用,测试结果表明,采用该方法提取体素模型表面三角网格时可以提高效率2~3倍。     

基于CATIA的高精度滚齿加工仿真与精度验证

现有滚齿加工仿真方法难以遵循实际加工参数,且未对仿真所获模型进行有效的齿面精度测量,因此无法为实际滚齿加工作出有效指导,为此提出一种高精度的滚齿加工仿真与精度验证方法.基于Catia设计平台,通过Catia内平移、旋转、布尔运算等命令结合二次开发功能,经提取包含主运动与展成运动特征的初步齿槽模型,后将初步齿槽模型与齿坯进行垂直进给运动的模拟切削,完成了高精度的滚齿加工仿真.通过建立标准齿面点集对仿真模型齿面进行精度测量,得到了仿真齿面的误差分布,且所得仿真模型中最高齿面精度误差在1μm以下,验证了滚齿加工仿真方法的正确性与仿真模型精确性.     

一种改进的网格模型功能梯度材料体素化算法

针对目前面向快速成形的三维CAD功能梯度材料表达方法存在的问题,分析了基于深度缓存三维模型体素法与基于八叉树结构的体素化算法,并提出一种改进的基于最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法,以最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法为基础,通过在体数据压缩结构RLE上增加体素逻辑坐标的方法,从而在执行效率、模型精度和修改方面达到很好的效果,所得体素模型为零件模型的功能梯度材料表达提供了良好的数据模型.     

一种基于材料切除方法的力反馈仿真模型研究

针对目前虚拟油泥造型技术缺少力觉造型控制的问题,提出一种新的基于材料刮削率的力反馈仿真模型.该模型中虚拟反馈力与材料刮削率成正比,计算机虚拟造型时,根据材料属性和单位时间内材料的实时刮削量来计算虚拟刮削力.在基于压缩体素模型的虚拟油泥造型原型系统中,利用Phantom Desktop力觉交互设备,成功地实现了具有力觉反馈的虚拟油泥造型.仿真实验结果证明,该模型可以满足虚拟油泥造型方法的要求,能够有效地增强造型过程的真实感,且稳定、高效.     

八叉树细化功能梯度材料零件体素模型的描述与分析方法

采用体素模型可以解决传统建模难以满足几何信息和材料信息融合的问题,体素单元尺寸的大小直接影响模型精度和模型数据量,当使用大尺寸体素单元体素化功能梯度材料零件时,描述该模型需体素单元数量较少,但模型精度较低,模型曲面和材料梯度过渡区阶梯效应比较明显,梯度过渡区材料组分变化不够平滑。为此,提出了一种利用八叉树细化体素模型局部体素单元的方法,解决了体素单元尺寸和体素模型数据量之间的矛盾;在此基础上,使用APDL将局部细化后的体素模型转换为ANSYS有限元模型进行相关性能分析。试验结果表明:细分算法保证体素模型在使用较少数据的同时拥有较高精度;体素模型转换为ANSYS有限元模型后可以直接进行网格划分、加载等操作。     

直齿轮的高精度插齿仿真加工与有限元分析

依据现有仿真加工方法难以获得趋近于实际加工所得齿面的仿真模型,为此提出一种高精度的插齿仿真加工方法.该方法基于CATIA平台,通过建立刀具与齿坯模型,分析刀具与齿坯的空间运动关系,结合CATIA内平移、旋转、布尔运算等命令与二次开发功能,完成了圆柱直齿轮的高精度插齿仿真加工;通过测量标准渐开线与仿真模型齿面间法向距离,完成了齿面精度测量并与实际加工参数相印证.最后,将仿真模型进行重构,并将仿真模型与重构模型分别进行有限元求解,通过将仿真模型与重构模型求解结果进行对比,验证了方法所得仿真模型的有效性.     

基于动态局部体素模型的四轴加工干涉研究

针对模型求交方法导致的刀具干涉处理算法的效率瓶颈问题,对三角网格模型的特点、体素模型建立与优化、刀具干涉检测和处理等方面进行了研究分析。通过对截平面法和传统全局体素化算法的特点的归纳,建立了一种动态地按需建立局部体素模型,并且实现了模型相邻局部之间的数据复用;基于动态局部体素模型设计了三角网格模型四轴加工路径,提出了刀具干涉快速检查和处理算法,并利用光固化立体造型格式作为输入模型进行了测试实验。研究结果表明:动态局部体素化算法能够在相同内存容量下提高大尺寸三角网格模型体素化后的体素精度,基于动态局部体素化模型的干涉检测和处理算法具有较高的效率和准确性。