基于Hilbert填充曲线的自由曲面刀具路径规划研究

利用平面Hilbert填充曲线生成方法简单、易于控制填充疏密的优点,将其用于了自由曲面数控加工刀具路径的生成.对平面Hilbert填充曲线的生成原理进行了研究,用矩阵运算的方法生成该曲线.结合自由曲面的形成过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.最后用一个具体应用实例验证了生成平面Hilbert曲线方法的正确性,和用此曲线作为数控加工刀具路径的可行性.通过与经典刀具路径生成方法比较可见该方法具有算法简单,加工余量均匀,加工效率与表面质量高的优点.     

复杂曲面上机器人自动喷涂路径规划方法

针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后对平面映射域的内外边界进行连续偏置,构造能够保持轮廓平行的二维偏置曲线;进而以被喷涂曲面到二维平面域的坐标映射为向导,将无干涉二维偏置曲线逆映射到被喷涂曲面上,生成能够保持轮廓平行的喷涂路径,实现多岛屿或空洞复杂曲面上三维喷绘路径设计到二维平面的降维处理。实例仿真实验结果表明,所提方法简单实用,可在含有岛屿或空洞的复杂曲面上快速地生成能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径。     

基于矩阵运算的Hilbert曲线用于刀具轨迹生成算法研究

基于矩阵运算描述生成平面Hilbert曲线的方法简单,易于编程实现,将其进行了正确的空间矢量化,应用于了曲面加工刀具轨迹的生成.分析了矩阵变化描述曲线的思想,结合曲面加工刀具轨迹的计算过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.建立了二者之间的映射关系,构建了...     

基于支持向量机的点云曲面刀具路径规划

针对单值散乱点云曲面刀具路径规划问题,提出了一种基于最小二乘支持向量机的计算方法。在计算过程中,将点云数据向平面投影,得到二维点集。应用网格划分和边界网格内测量点高斯映射技术,提取平面区域内的边界特征点。用边界特征点定义点云曲面的实际加工区域,在此区域内规划平行等间距刀具路径。应用最小二乘支持向量机拟合点云数据,求得被加工曲面的连续表达模型,经此模型将二维刀具路径数据向三维空间映射,求出刀触点数据。将刀触点经法向偏置计算,求得刀位点。实例验证证明,该方法能较好地解决信息不完备散乱点云曲面刀具路径生成问题。      

NURBS曲面的参数化离散及其在数控加工干涉避免中的应用

复杂曲面加工中，如何快速、有效地筛选出特殊曲面点以进行刀具干涉判断是实现无干涉刀具路径生成的关键。通过推导有理Bezier曲面的参数离散算法并结合NURBS曲面可转化为有理Bezier曲面的性质，实现了NURBS曲面基于参数的离散。该离散结果保留了离散曲面点与曲面参数域的一一对应关系，通过切削点的参数信息可快速筛选出少量需进行干涉校验的离散曲面点，从而有效简化了刀具干涉检测计算。实例分析表明，该算法能在保证曲面离散精度的前提下提高无干涉刀具路径规划的效率。     

裁剪曲面有效离散点的参数识别方法及其应用

针对目前常用商业CAD系统在复杂参数曲面有效离散方面所存在的不足,结合实际工程设计与应用方面的需要,提出了一种基于二维参数域的裁剪曲面有效离散点的识别方法.该方法将曲面离散点的有效性判定从复杂的三维空间巧妙地转换到曲面相应的二维参数定义域,通过对离散点相应的参数是否位于裁剪曲面参数定义域的判定,解决了复杂曲面大量离散点的快速区分和有效识别的问题.计算结果和应用实例都显示,该方法是正确有效的.     

复杂曲面五轴加工全局干涉检测

针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于参数曲面网格划分与刀具包围盒的全局干涉检测算法。首先将加工参数曲面沿参数方向进行网格划分,得到若干离散网格点;然后将环形铣刀的圆柱面用六个平面包围形成刀具包围盒,并通过曲面离散点与形成刀具包围盒的六个平面的位置关系判断曲面离散点是否落入刀具包围盒内;最后判断落入刀具包围盒内的曲面离散点是否在环形铣刀的圆柱体内,若曲面离散点在环形铣刀的圆柱体内则存在全局干涉,否则不存在全局干涉。该方法与传统方法相比极大的提高了全局干涉的检测效率,通过实例验证该方法是可行的。     

基于映射参数分割的复杂曲面反求技术研究

主要研究复杂曲面的反求技术 ,提出了一种新的反求方法——映射参数分割法 :它将复杂曲面分为广义平面、广义柱面和广义球面三类 ,根据不同特征选择定义映射引导参数面 ;将曲面的检测点集映射到引导参数面 ,形成映射参数域并确定其取值范围 ,实现参数域、检测点集分块 ;通过最小二乘平面逼近 ,形成整体曲面的插值网格点 ,最终采用标准的 Bezier曲面方法实现复杂曲面反求     

基于MasterCAM的平面文字雕刻技术研究

采用Maset CAM软件进行平面文字的建模,生成二维刀具路径,通过后处理得到加工程序,结合数控铣床的在线加工功能,实现了文字或图案的雕刻加工。     

Hilbert填充曲线用于刀具路径生成的算法及改进研究

对Hibert填充曲线的生成方法进行了研究,建立了平面Hilbert填充曲线与Bezier参数平面之间的映射关系,得到了平面Hilbert填充曲线到空间曲面的映射规则和相应算法。针对该方法用于刀具路径生成时存在转向过于频繁等缺点,为了减小加工过程中对刀具和工件的冲击,提出了用倒角或圆弧进行过渡来代替原来的直角过渡的方法生成加工刀具路径。针对改进后的生成刀具路径的方法编制了仿真程序,对改进前后的刀具路径的长度和生成时间进行对比分析。通过一具体曲面加工路径生成仿真,验证了该方法的有效性。