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基于点云的数控刀轨数据生成方法的研究

范敏  
【摘要】: 逆向工程(Reverse Engineering,RE)是实现产品零件数字化仿制和改进的一项重要技术,拥有非常广阔的应用前景,而逆向工程与数控加工的集成已成为产品创新设计与快速制造的重要技术途径。在目前的逆向工程中,都要由测量点云经曲面拟合、等距、裁剪等操作进行曲面重构,进而才能在曲面模型上生成数控加工刀位。这类方法中的自由曲面重构过程一直是逆向工程的“瓶颈”,相当繁琐费时,而且精度难以保证。 基于以上情况,希望能探索出一种方法,它能绕过逆向工程中的由点云数据拟合自由曲面这一“瓶颈”,对点云数据作适当处理后直接得到数控加工刀轨数据,使得RE技术快速、高效的特性得以充分体现。 本课题基于直接加工的思想,实现了一条由点云数据到生成数控刀轨数据的完整技术路线,即首先由零件的点云数据构造出相应的STL模型,再经过中间几个重要技术环节:重建STL模型拓扑关系,曲面细分,等距偏置细分曲面,最后用截平面与等距面求交线,对交线进行后置处理后生成数控加工用的刀轨数据。 本论文完成的主要工作有以下几点: (1)数据点的获取和预处理,并生成STL文件; (2)对由散乱点云生成的STL文件进行拓扑结构重建,研究了适合网格曲面偏置和数控加工的数据结构; (3)为提高加工数据的精度,对经过拓扑重建的三角网格进行了细分的研究和实现; (4)为避免加工过程中的干涉,研究和实现了细分曲面的等距偏置; (5)利用截平面法,获得了可用于数控加工的刀具轨迹;


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