本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控加工干涉檢查技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《廣東工業(yè)大學(xué)》 2011年

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

劉雄偉  

【摘要】：與傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工相比,五軸數(shù)控加工具有高速、高效、高精度等特點(diǎn),因此五軸數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。五軸數(shù)控機(jī)床在通常的三軸機(jī)床的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,一方面使得刀具可以實(shí)現(xiàn)任意的空間位置與方位,另一方面也使得刀具運(yùn)動(dòng)更加復(fù)雜和不可預(yù)見,增加了碰撞干涉發(fā)生的可能。碰撞干涉通常具有很大的危害性,除了會(huì)產(chǎn)生不合格的工件外,還可能會(huì)導(dǎo)致刀具、夾具或機(jī)床的損壞甚至人身事故；同時(shí)碰撞干涉使得五軸數(shù)控加工在實(shí)際應(yīng)用中尚不能完全發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。 本文在研究前人成果的基礎(chǔ)上,提出了一種新的“兩步法”：即將碰撞干涉檢測(cè)分為快速碰撞干涉檢測(cè)和詳細(xì)碰撞干涉檢測(cè)兩部分。首先通過快速碰撞干涉檢測(cè)部分來(lái)確定可能存在碰撞干涉的葉子節(jié)點(diǎn)；然后在詳細(xì)碰撞干涉檢測(cè)部分,基于三角形-三角形相交檢測(cè)法來(lái)確定刀具與工件是否確實(shí)發(fā)生了干涉。 在快速碰撞干涉檢測(cè)中,為了適應(yīng)加工刀具和工件的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn),減少加工過程中刀具的更新計(jì)算量,提高快速碰撞干涉檢測(cè)的效率,對(duì)刀具和夾具進(jìn)行分層方向包圍盒數(shù)學(xué)建模；為了應(yīng)用高效的分離軸理論,工件NURBS自由曲面是采用八叉樹結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的。使用分離軸理論進(jìn)行的快速碰撞檢測(cè)干涉是在刀具分層方向包圍盒和NURBS曲面的八叉節(jié)點(diǎn)之間中進(jìn)行的。在本文中為了提高整體檢測(cè)效率,采用了一種基于分層包圍盒連續(xù)碰撞的加速算法。 在進(jìn)行快速碰撞干涉檢測(cè)后,當(dāng)在檢測(cè)到包圍盒之間有干涉時(shí),轉(zhuǎn)而進(jìn)行詳細(xì)碰撞干涉檢測(cè)。為了避免漏檢與誤檢,進(jìn)行基于三角形-三角形相交檢測(cè)方法來(lái)確定存儲(chǔ)在表面八叉樹葉子節(jié)點(diǎn)中的離散表面點(diǎn)所在的三角面片是否真的發(fā)生了碰撞。該詳細(xì)碰撞檢測(cè)是在包含碰撞干涉葉子節(jié)點(diǎn)的三角面片及儲(chǔ)存在葉子節(jié)點(diǎn)中的三角面片與刀具OBB的三角面片之間進(jìn)行的。在該算法中,本文采用比較快捷的測(cè)試原理矢量判別法。為了提高三角形相交檢測(cè)效率,在二維三角形-三角形相交檢測(cè)中,采用的算法是不相交判別法。 通過對(duì)所開發(fā)的算法進(jìn)行測(cè)試,表明：該算法即避免了誤檢與漏檢.又提高了碰撞干涉檢測(cè)的效率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

摘要4-6

ABSTRACT6-8

目錄8-10

CONTENTS10-12

第一章 緒論12-23

1.1 論文的選題背景及意義12-13

1.2 碰撞干涉檢測(cè)的定義及存在的問題13-15

1.2.1 碰撞干涉檢測(cè)的定義13-14

1.2.2 碰撞干涉檢測(cè)問題的復(fù)雜性14

1.2.3 碰撞干涉檢測(cè)存在的問題14-15

1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-20

1.4 課題研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-23

1.4.1 五軸數(shù)控加工碰撞干涉檢測(cè)算法20-21

1.4.2 課題研究的章節(jié)安排21-23

第二章 快速碰撞干涉檢測(cè)一般數(shù)學(xué)模型表示23-51

2.1 刀具的分層OBB數(shù)學(xué)模型23-35

2.1.1 基于OBB的五軸數(shù)控碰撞干涉檢測(cè)23-24

2.1.2 常用的包圍盒的特點(diǎn)比較24-25

2.1.3 五軸數(shù)控加工中的刀具與刀位軌跡離散25-27

2.1.4 刀具分層方向包圍盒的數(shù)學(xué)建模27-29

2.1.5 刀具方向包圍盒數(shù)學(xué)模型的近似分析29-32

2.1.6 刀具方向包圍盒的位置更新32-35

2.2 工件NURBS曲面的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)表達(dá)35-44

2.2.1 工件NURBS曲面35-36

2.2.2 分層八叉樹36-38

2.2.3 改進(jìn)的鏈?zhǔn)胶途�性八叉樹混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)38-40

2.2.4 八叉樹的遞歸分解生成40-44

2.3 基于分離軸理論的快速碰撞干涉檢測(cè)數(shù)學(xué)模型44-51

2.3.1 分離軸理論概述44

2.3.2 分離軸理論在OBB中的實(shí)現(xiàn)44-47

2.3.3 快速碰撞干涉檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)47-51

第三章 基于三角面片的詳細(xì)碰撞干涉方法原理及模型表達(dá)51-70

3.1 常用詳細(xì)檢查算法的缺點(diǎn)51-52

3.2 基于三角面片的詳細(xì)檢測(cè)算法分析52-70

3.2.1 矢量判別法53-56

3.2.2 二維三角形-三角形相交檢測(cè)56-59

3.2.3 三角形相交檢測(cè)的部分代碼59-70

第四章 五軸數(shù)控碰撞干涉檢測(cè)測(cè)試70-75

4.1 NURBS曲面和刀具的讀取70-72

4.2 碰撞干涉檢測(cè)實(shí)例72-74

4.3 討論74-75

總結(jié)與展望75-77

參考文獻(xiàn)77-82

攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文82-84

致謝84

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3 高平;王科社;;五軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀[A];中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集（下卷）[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 鄭春蕾;[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2006年

2 羅北;[N];中華建筑報(bào);2007年

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

1 朱聃;五軸數(shù)控加工全局干涉檢測(cè)技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)[D];南京航空航天大學(xué);2007年

2 閆家赟;復(fù)雜曲面五軸數(shù)控加工中干涉問題的研究[D];蘭州理工大學(xué);2006年

3 王忠;五軸數(shù)控加工干涉檢查技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2005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 周元生;五軸數(shù)控加工刀具路徑設(shè)計(jì)中的誤差分析與控制研究[D];湖南大學(xué);2011年

6 卜建榮;基于五軸數(shù)控加工中環(huán)形刀具的成形技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

7 馬驪溟;五軸數(shù)控加工中干涉檢測(cè)的研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

8 張?jiān)品?基于凱奇NC210的五軸數(shù)控加工仿真技術(shù)研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

9 吳曉;七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2005年

10 黃仲輝;基于刀具運(yùn)動(dòng)包絡(luò)計(jì)算的五軸數(shù)控加工高仿真技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控加工干涉檢查技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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