【摘要】：電弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)技術(shù)是金屬增材制造技術(shù)的重要分支之一,由于其高度靈活性、高生產(chǎn)效率的特點(diǎn),得到了廣泛的關(guān)注。電弧增材制造基于焊接工藝,按照設(shè)定路徑將金屬絲材層層熔化,直至形成完整構(gòu)件;由于焊接的工藝特殊性,現(xiàn)有的增材制造數(shù)據(jù)處理方法不能完全滿(mǎn)足電弧增材制造的應(yīng)用需要,因此結(jié)合焊接工藝特點(diǎn),開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法是十分迫切的。本文圍繞基于焊接技術(shù)的電弧增材制造過(guò)程,對(duì)其分層算法和路徑規(guī)劃方法進(jìn)行了分析和改進(jìn),并實(shí)現(xiàn)了完整的應(yīng)用程序;主要完成的工作如下:(1)針對(duì)STL文件數(shù)據(jù)冗余以及缺乏拓?fù)湫畔⒌葐?wèn)題,實(shí)現(xiàn)了基于哈希查找的拓?fù)渲貥?gòu)算法;該算法通過(guò)選取合適的哈希函數(shù),達(dá)到快速濾除冗余頂點(diǎn)、重構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目的;通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證,證明了本文選擇的哈希函數(shù)性能良好,算法效率優(yōu)于其他現(xiàn)有算法。(2)針對(duì)現(xiàn)有分層算法效率低下的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的分層處理算法;該算法預(yù)先利用上述方法建立整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后通過(guò)建立分層關(guān)系矩陣減少分層計(jì)算的搜索范圍,有效降低了STL模型分層耗時(shí)。同時(shí),該算法可以在分層過(guò)程中自動(dòng)識(shí)別內(nèi)外輪廓,直接獲得有向輪廓線(xiàn),簡(jiǎn)化了后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證,證明本文算法能夠正確生成截面輪廓,并且有效提高了分層效率。與其他算法相比,本文算法具有更小的時(shí)間代價(jià),尤其是對(duì)于較復(fù)雜的STL模型,本文算法優(yōu)勢(shì)更加明顯。(3)結(jié)合焊接工藝的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了一種結(jié)合輪廓偏置路徑和鋸齒形路徑的自動(dòng)分區(qū)復(fù)合填充路徑生成算法;該算法以輪廓偏置路徑填充內(nèi)外輪廓附近區(qū)域,以鋸齒形路徑填充內(nèi)部區(qū)域,并對(duì)復(fù)雜形狀截面的鋸齒形路徑生成方法進(jìn)行深入研究,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分區(qū)填充,最大程度上減少了起弧、停弧的次數(shù),最終輸出為CLI文件。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證,證明該算法正確可行。(4)結(jié)合以上算法,在Visual C++開(kāi)發(fā)環(huán)境下,利用Open GL三維圖形庫(kù),實(shí)現(xiàn)了面向電弧增材制造的數(shù)據(jù)處理軟件,并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例介紹了該軟件的處理流程。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG661
【圖文】：

圖 1-3 類(lèi)分形掃描路徑 Methodist 大學(xué)的 Dwivedi 等人[30]設(shè)計(jì)了一種連方法將復(fù)雜截面多邊形剖分為多個(gè)單調(diào)多邊形閉合的鋸齒形路徑，最后將一組封閉的鋸齒形路一條連續(xù)路徑。這種方法實(shí)現(xiàn)了單層截面的一次數(shù)，但不能保證表面成形精度。

-6-圖 1-4 連續(xù)路徑（鋸齒形路徑）longong 大學(xué)的 Ding 等人[31]提出了另一種生成種方法充分利用了 Zigzag 路徑、輪廓偏置路填充圖形分解為一組凸多邊形，然后對(duì)于每用鋸齒形路徑和輪廓偏置路徑結(jié)合的策略生連接形成閉合曲線(xiàn)。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，減少表面成形精度，實(shí)驗(yàn)表明這種方法非常適合

-27-c) 輪廓線(xiàn) d) 分層結(jié)果圖 3-7 Beethoven 模型分層示意根據(jù)以上結(jié)果可見(jiàn)，本文算法能夠正確劃分三角形，生成完整的輪廓線(xiàn)，驗(yàn)證了本文算法的正確性。選取圖 3-8 所示的四個(gè)模型作為測(cè)試實(shí)例，各模型三角形個(gè)數(shù)分別為 622611244、45486、104270。在不同的分層厚度下，分別采用基于拓?fù)潢P(guān)系的分層算法（算法 1）、基于三角形分組的分層算法（算法 2）和本文提出的算法對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行分層處理，其中算法 1 采用本文第二章介紹的方法建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所需時(shí)間對(duì)比如圖 3-9。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2794981