本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測(cè)算法研究

  更多相關(guān)文章： 五軸數(shù)控加工 碰撞檢測(cè) OBB層次樹 內(nèi)包圍盒 tropp算法優(yōu)化 刀具掃描體

【摘要】：五軸數(shù)控加工技術(shù)已成為制造業(yè)中最重要的生產(chǎn)工具,但是由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的介入,使得各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系非常復(fù)雜,容易在加工中出現(xiàn)各部件的碰撞,因此在進(jìn)行數(shù)控加工仿真時(shí)對(duì)各部件進(jìn)行碰撞檢測(cè)能有效避免碰撞事故的發(fā)生。虛擬仿真中的碰撞檢測(cè)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多的研究,其成果可運(yùn)用到數(shù)控加工碰撞檢測(cè)中。由于三角面片具有較好的控制性,在五軸數(shù)控加工仿真中,模型的表達(dá)也采用了三角面片,同時(shí)根據(jù)五軸數(shù)控加工仿真的特點(diǎn),將虛擬仿真中的檢測(cè)算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),以便能更好地應(yīng)用于五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測(cè)。對(duì)于五軸數(shù)控機(jī)床凸體之間的碰撞檢測(cè),本文采用OBB層次樹,并對(duì)OBB層次樹進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)于OBB包圍盒之間的碰撞檢測(cè),目前主要采用的是分離軸定理,但由于分離軸定理具有一定的盲目性,使得運(yùn)算量偏大且算法效率波動(dòng)較大,本文提出了一個(gè)新的檢測(cè)方法,采用了將三維的包圍盒之間的檢測(cè)轉(zhuǎn)化到二維平面之間的檢測(cè),從而提高了算法的運(yùn)算效率。針對(duì)機(jī)床外殼與其它部件包圍盒的檢測(cè),本文采用了構(gòu)建內(nèi)包圍盒的方法,實(shí)現(xiàn)了凹形體與其它部件之間的粗檢,避開了目前主流的直接將凹形體分割成凸體再進(jìn)行檢測(cè)的方法,由于分割的前幾步包圍盒較大,而其他包圍盒又在凹形體內(nèi)部,造成檢測(cè)的前幾步一般都會(huì)出現(xiàn)包圍盒碰撞,從而使得運(yùn)算量較大,因而,采用內(nèi)包圍盒能有效地排除大部分不相交的情況,提高了算法的效率。五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測(cè)的精檢都是直接對(duì)三角面片進(jìn)行檢測(cè),本文在對(duì)各種三角面片碰撞檢測(cè)算法的分析比較后,對(duì)tropp算法進(jìn)行了優(yōu)化,即在tropp算法前加上了一個(gè)類似AABB包圍盒的方法,結(jié)合在三角面片頂點(diǎn)列表信息存儲(chǔ)時(shí)的預(yù)處理,記錄下三角面片各個(gè)方向的最大最小值,通過(guò)這些值之間的比較完成了三角面片對(duì)間的碰撞檢測(cè)初步排除,彌補(bǔ)了tropp算法在三角面片碰撞率低時(shí)檢測(cè)效率低的不足。針對(duì)刀具和工件之間的碰撞檢測(cè),由于離散的碰撞檢測(cè)容易造成一些漏檢的情況,本文采用了刀具掃描體和工件來(lái)進(jìn)行碰撞檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了用離散的方法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的碰撞檢測(cè)。本文在虛擬仿真碰撞檢測(cè)算法的基礎(chǔ)上完成了五軸數(shù)控加工仿真中的碰撞檢測(cè),但同時(shí)本文的碰撞檢測(cè)算法也可用到其它類似虛擬仿真中去,實(shí)現(xiàn)了方法的通用性。
【關(guān)鍵詞】：五軸數(shù)控加工 碰撞檢測(cè) OBB層次樹 內(nèi)包圍盒 tropp算法優(yōu)化 刀具掃描體
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3 研究目標(biāo)及主要內(nèi)容18-21
• 第二章 五軸數(shù)控機(jī)床三維模型的建立與姿態(tài)求取21-30
• 2.1 五軸數(shù)控機(jī)床三維模型的建立21-23
• 2.2 五軸數(shù)控機(jī)床三維模型信息提取23-24
• 2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)體姿態(tài)提取24-29
• 2.3.1 五軸機(jī)床的分類及拓?fù)錁?gòu)型25-26
• 2.3.2 五軸數(shù)控機(jī)床的位姿變換26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 包圍盒的建立30-46
• 3.1 包圍球的構(gòu)建與優(yōu)化30-33
• 3.2 OBB包圍盒的構(gòu)建方法33-35
• 3.3 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)造及優(yōu)化35-40
• 3.3.1 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)造35-36
• 3.3.2 OBB包圍盒層次樹的構(gòu)建的優(yōu)化36-40
• 3.4 內(nèi)包圍盒的建立40-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 包圍盒的檢測(cè)算法及三角面片檢測(cè)算法46-60
• 4.1 各類包圍盒的碰撞檢測(cè)算法46-49
• 4.1.1 包圍球的碰撞檢測(cè)算法46
• 4.1.2 AABB包圍盒的碰撞檢測(cè)算法46-47
• 4.1.3 離散有向多面體包圍盒的碰撞檢測(cè)算法47
• 4.1.4 OBB包圍盒的碰撞檢測(cè)算法47-48
• 4.1.5 內(nèi)包圍盒的檢測(cè)算法48-49
• 4.2 OBB包圍盒檢測(cè)新算法49-55
• 4.2.1 分離軸定理49-51
• 4.2.2 OBB檢測(cè)新算法51-55
• 4.3 三角面片的碰撞檢測(cè)55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 五軸數(shù)控加工工件與刀具的連續(xù)碰撞檢測(cè)60-66
• 5.1 刀具掃描體的構(gòu)成60-63
• 5.1.1 刀具模型的建立60-61
• 5.1.2 刀具掃描體的建立61-63
• 5.2 刀具掃描體和工件的碰撞檢測(cè)63-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證66-77
• 6.1 本文系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要內(nèi)容66-67
• 6.2 五軸數(shù)控加工仿真碰撞檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)67-70
• 6.2.1 碰撞檢測(cè)界面67
• 6.2.2 模型信息的提取與存儲(chǔ)67-68
• 6.2.3 模型空間位置變換的求取更新68-69
• 6.2.4 OBB包圍盒樹的建立與檢測(cè)69-70
• 6.2.5 內(nèi)包圍盒的建立與檢測(cè)70
• 6.2.6 三角面片碰撞檢測(cè)算法70
• 6.2.7 刀具與工件的連續(xù)碰撞檢測(cè)70
• 6.3 實(shí)例驗(yàn)證70-76
• 6.3.1 OBB包圍盒檢測(cè)新算法驗(yàn)證70-72
• 6.3.2 內(nèi)包圍盒檢測(cè)新算法驗(yàn)證72-74
• 6.3.3 碰撞檢測(cè)實(shí)例74-76
• 6.4 本章小結(jié)76-77
• 第七章 結(jié)論與展望77-79
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與科研項(xiàng)目情況83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 甘建紅;彭強(qiáng);戴培東;Jim X.Chen;張?zhí)煊?王正敏;;基于OBB層次結(jié)構(gòu)碰撞檢測(cè)的改進(jìn)算法[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2011年10期

2 寧濤;郭晨;張升文;;用混合包圍盒優(yōu)化碰撞檢測(cè)方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年01期

3 劉興;張振宇;;拓?fù)湫再|(zhì)的建筑學(xué)淺析[J];華中建筑;2010年09期

4 石海信;黃冬梅;譚銘基;洪春美;;拓?fù)鋵W(xué)原理在化學(xué)化工中的應(yīng)用[J];化學(xué)工程師;2010年07期

5 林巧民;林萍;王汝傳;;3D游戲開發(fā)中的碰撞檢測(cè)算法研究[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2010年05期

6 趙偉;譚睿璞;李勇;;復(fù)雜虛擬環(huán)境下的實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)算法[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2010年01期

7 王偉;馬峻;劉偉;;基于OBB包圍盒的碰撞檢測(cè)研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)仿真;2009年09期

8 唐勇;馮立穎;呂夢(mèng)雅;;基于軸向包圍盒碰撞檢測(cè)算法的改進(jìn)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年01期

9 鄒益勝;丁國(guó)富;何邕;許明恒;;空間三角形快速相交檢測(cè)算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2008年10期

10 許強(qiáng);呂曉峰;馬登武;;三角形和三角形相交測(cè)試技術(shù)研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2006年08期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 臧佳棟;凝聚態(tài)物理學(xué)中的拓?fù)洮F(xiàn)象[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

2 鄒益勝;虛擬樣機(jī)環(huán)境下實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)算法研究[D];西南交通大學(xué);2009年

3 左孔天;連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2004年

4 魏迎梅;虛擬環(huán)境中碰撞檢測(cè)問(wèn)題的研究[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2000年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 伍鵬;五軸數(shù)控機(jī)床開放式后置處理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];西南交通大學(xué);2014年

2 陳建;通用五軸數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研發(fā)[D];西南交通大學(xué);2014年

3 崔娜;三維場(chǎng)景中碰撞檢測(cè)技術(shù)的研究[D];燕山大學(xué);2013年

4 劉雄偉;基于三角面片檢測(cè)的五軸數(shù)控加工碰撞干涉檢測(cè)智能算法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

5 安祥波;數(shù)控車銑加工干涉檢測(cè)及工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 劉海燕;數(shù)控機(jī)床的碰撞檢測(cè)算法的研究[D];天津大學(xué);2009年

7 邱彥輝;五軸數(shù)控銑削干涉檢查與刀具長(zhǎng)度優(yōu)化[D];南京航空航天大學(xué);2008年

8 蘇永春;大型艦船用螺旋槳五軸加工后置處理及干涉碰撞檢測(cè)[D];華中科技大學(xué);2006年

9 姜鵬程;優(yōu)化的OBB碰撞檢測(cè)算法研究[D];青島大學(xué);2005年

10 趙瑾;數(shù)控加工仿真中的碰撞干涉檢查與精度驗(yàn)證[D];南京航空航天大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：1012277