论文部分内容阅读
如今测量技术的发展使得逆向工程成为可能，基于测量点云的数控加工还原出原始零件模型在加工制造业正发挥着不可估量的作用。此外，客制化产品需求的增长也使得利用数控机床加工出手工设计模型的生产方式日益重要。而测量点云的数控加工轨迹规划是基于点云的数控加工过程中的重要环节，它是指以从待加工曲面测量得到的点云为研究对象，利用点云的数据信息生成数控机床的刀具运动轨迹的问题。本课题为了满足精加工的需求采用了先重建出参数曲面，再在参数曲面上做轨迹规划的思路，对这个问题进行了深入地研究。 文中首先探讨了参数曲面重建的问题。目前比较主流的方法是用若干块参数曲面逼近或插值拟合出局部的曲面，再合并出整个曲面。这种方法的缺点是很难找到合理的点云分割方法，且合并曲面的过程也会产生误差。本文采用了先重采样出规则的空间点阵，再做整体拟合的思路。具体思路是首先做点云三角化处理，三角化后将三角网格调和映射到平面上，在平面上重采样并映射到空间得到规整点阵，最后整体拟合出曲面模型。算法实现过程中提出了鲁棒性较强的启发式点云局部三角化算法和基于测地距离投影的空间三角化的方法。 本文另一个重要的研究内容是在参数曲面上规划出行形轨迹和环形轨迹。文中首先研究了常规的轨迹规划方法的优缺点。然后实现了曲面上的等参数法和等残留高度法的轨迹生成算法，找到了一种很好的等残留高度法的后处理算法。并提出了一种基于映射的环形轨迹规划方法。此方法首先对曲面的参数域作再参数化处理，将矩形参数域映射成环形参数域。然后在环形参数域上做环形轨迹规划。这有效地提高了算法时间上和空间上的效率。 最后本课题利用ACIS/HOOPS函数库在Visual Studio集成开发环境下和同学们合力开发出了数控加工的仿真软件，本文中所研究的轨迹规划算法被成功应用到软件系统中的轨迹规划模块。现今此仿真软件已成功应用到实际生产中。文中主要介绍了软件的系统架构和运作流程以及轨迹规划模块的结构。