發(fā)布時間：2018-02-28 20:51

  本文關(guān)鍵詞： Minkowski和 碰撞干涉檢測 代數(shù)結(jié)構(gòu) 凸多面體 類環(huán)狀凹多面體　出處：《燕山大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：智能制造作為國內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn),日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容。碰撞干涉檢測的精度和效率是衡量智能制造水平的一個重要指標(biāo),是促進(jìn)該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。Minkowski和作為計(jì)算幾何的一個重要分支,是一種研究幾何模型間精確相對位置關(guān)系的工具。然而,現(xiàn)有Minkowski和算法復(fù)雜度均較高,很大程度上限制了其應(yīng)用范圍。為了進(jìn)一步提高M(jìn)inkowski和構(gòu)造效率,提升其應(yīng)用價值,本文直接從幾何模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)著手,構(gòu)建其代數(shù)結(jié)構(gòu),并依此對Minkowski和的計(jì)算方法進(jìn)行建模與分析。首先,依多面體及多邊形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),探究其代數(shù)表達(dá),提出幾何模型代數(shù)結(jié)構(gòu)的概念,并分析其上各頂點(diǎn)極點(diǎn)區(qū)域的結(jié)構(gòu)。其次,對兩凸多面體Minkowski和計(jì)算方法進(jìn)行建模與分析。該模型主要包括一種更加直接的Minkowski和邊界平移小面集解法模型及一種快速精確的平移小面集上“洞”的修補(bǔ)方法模型。模型的有效性、穩(wěn)定性及高效性從理論及實(shí)驗(yàn)兩個角度進(jìn)行了分析。再次,采用卷積的思想對涉及凹多面體及凹多邊形Minkowski和計(jì)算方法進(jìn)行建模與分析。其中,類環(huán)狀凹多面體與凸多面體Minkowski和計(jì)算方法模型主要包括兩步:首先,基于多面體的代數(shù)結(jié)構(gòu),得到類環(huán)狀凹多面體與凸多面體的簡化卷積;其次,采用平面掃描法對簡化卷積內(nèi)部面信息進(jìn)行裁剪,將散亂空間平面片間的求交過程簡化為平面有序線段間的求交過程,以提取精確的Minkowski和邊界。兩凹多邊形Minkowski和計(jì)算方法模型包括如下三步:首先,基于多邊形代數(shù)結(jié)構(gòu),計(jì)算其簡化卷積;其次,將簡化卷積分為內(nèi)部折線類及邊界折線類,并依多邊形代數(shù)結(jié)構(gòu)對邊界折線類的鄰接順序進(jìn)行判定;最后,相鄰邊界折線類依次求交,直接提取精確的Minkowski和邊界。所構(gòu)建模型的有效性、穩(wěn)定性從理論及實(shí)驗(yàn)兩個角度進(jìn)行了分析。最后,為了驗(yàn)證基于多面體代數(shù)結(jié)構(gòu)的Minkowski和計(jì)算方法模型的實(shí)用性,對模型在一類特殊機(jī)械部件虛擬裝配過程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。首先,結(jié)合Minkowski和計(jì)算方法模型的特點(diǎn),對裝配部件Minkowski和的構(gòu)造性質(zhì)進(jìn)行分析;其次,鑒于裝配部件Minkowski和特性,探究基于Minkowski和的機(jī)械虛擬裝配檢測算法;最后,通過理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)對模型的實(shí)用性及算法的有效性、穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證。
[Abstract]:As a hot topic in intelligent manufacturing research at home and abroad, has become the core content and the major development trends of the manufacturing industry in the future. Collision detection accuracy and efficiency is an important index to measure the level of intelligent manufacturing, promoting the development of the industry is one of the key technologies of.Minkowski and as an important branch of computational geometry, is a a geometric model of the precise relative position between the tools. However, the existing Minkowski and the complexity of the algorithm are high, largely limits the scope of its application. In order to further improve the efficiency of Minkowski and structure, improve its application value, this paper starts directly from the topology of geometric model, construct its algebraic structure, and so on Modeling and analysis of calculation method and Minkowski. Firstly, according to the polyhedron and polygon topology, explore the algebraic expression, the geometric model of algebraic structure The concept and the structure analysis of the vertices on the pole region. Secondly, the modeling and analysis of two convex polyhedral Minkowski and calculation method. This model includes a more direct translation set method Minkowski and boundary facet model and a fast and accurate translation facet set the "hole" model. The effective method for repairing the model, stability and efficiency are analyzed from two aspects of theory and experiment. Thirdly, the modeling and analysis of concave polyhedron and concave polygon Minkowski and computational methods of convolution thought. Among them, the ring concave polyhedron and a convex polyhedron and Minkowski model calculation method includes two steps: first, algebraic structure based on the simplified polyhedron, convolution ring concave polyhedron and a convex polyhedron; secondly, cut to simplify convolution internal face information by using the plane sweep method, the scattered The space between the film plane intersection is simplified to the ordered plane intersection of lines, in order to extract accurate Minkowski and boundary. The model two concave polygon Minkowski and calculation method comprises the following three steps: first, based on the calculation of the polygon algebraic structure, simplify convolution; secondly, will simplify the volume integral internal and boundary line line, and according to the sequence adjacent to boundary line polygon algebra class are determined; finally, the adjacent boundary line in class intersection, direct extraction of accurate Minkowski and boundary. The effectiveness of the proposed model, the stability is analyzed from two aspects of theory and experiment. Finally, in order to verify the practicability of the model Minkowski and the calculation method of polyhedral algebra structure based on the research on Application of the model in a special class of mechanical parts in virtual assembly process. First, the combination of Minkowski and calculation method of die The characteristics of the type of structure, properties of assembly parts Minkowski and analyzed; secondly, in view of the assembly parts of Minkowski and explore characteristics of virtual assembly of mechanical detection algorithm based on Minkowski and; finally, the effectiveness and practicability of the algorithm model of theoretical analysis and simulation experiment, the stability is verified.

【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH16

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本文編號：1548904