组合曲面的几何修复及修复后曲面偏置算法的研究与应用

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiaoqiao06242005
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在数控加工中,良好的曲面模型可以生成满足质量要求的刀具轨迹,但是往往由于文件交换中数据丢失等问题导致模型上存在缺陷,这些缺陷影响了刀具轨迹的生成,因此需要对模型上的缺陷进行修复。在修复后的模型上规划的刀具轨迹有时依然存在一些轨迹不平整等情况,因此本文提出在修复的基础上利用曲面偏置来改善刀具轨迹质量的方法,该方法具有重要的理论意义和实用价值。本文的方法具体包括以下内容:  (1)针对组合曲面的修复问题,本文提出了一种基于缺陷识别的曲面模型的自动修复方法。通过构建曲面模型的拓扑信息,根据拓扑信息识别需要修复的区域。针对需要修复的区域,提出一种先“裁剪”后“缝补”的策略。针对缝补后依然存在的缺陷,提出了一种识别模型上未缝补区域的算法,实现对缺陷区域的修复,最终获得修复后的组合曲面模型。  (2)针对组合曲面的偏置问题,本文提出了一种基于三角网格模型的偏置方法。首先将曲面模型离散成原始三角网格模型。对三角网格模型进行预处理得到对应的网格点的法向向量,根据法向向量将三角网格划分成连续与非连续区域。针对非连续区域,提出了一种对自相交部分的检测方法,然后在原始三角网格模型上将检测得到的自相交部分去除。为了避免偏置后的区域产生缺口,提出了一种在原始三角网格模型的缺口区域插入新的网格点并进行三角网格的填补方法,最终获得偏置三角网格模型。  本文提出的修复组合曲面模型的方法可以保证修复后的曲面模型和修复前的曲面模型避免失真,且修复后的曲面模型满足G0连续,可以应用于后续的软件处理。本文提出的对修复后的组合曲面模型进行偏置的方法可以实现对曲率变化较大的曲面的偏置,保证偏置后的三角网格模型没有自相交和空洞区域且三角网格模型质量较好,可以应用于后续的刀具路径生成。  以上陈述的算法基于现有CAM软件为平台,利用C++语言对算法过程进行了实现,利用实例对算法的可靠性进行了验证。
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