面向在線檢測系統(tǒng)的IGES復(fù)雜曲面接口技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代集成制造和自動化生產(chǎn)水平不斷進步，對生產(chǎn)效率和加工精度提出了更高的要求。自由曲面在航空、航天、模具、汽車等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，復(fù)雜曲面在線檢測技術(shù)存在廣闊的發(fā)展前景。在線檢測系統(tǒng)由數(shù)控機床、觸發(fā)式測頭以及計算機等部分組成，通過測頭代替刀具對復(fù)雜曲面進行檢測，把加工和檢測集成為一道工序，避免二次裝卡，提高檢測效率。本文針對面向在線檢測系統(tǒng)基于IGES復(fù)雜曲面接口技術(shù)的開發(fā)和研究，分別從NURBS統(tǒng)一模型建立、曲面網(wǎng)格化、曲面點的拾

2、取、檢測運動仿真以及人性化的交互界面等幾個方面進行深入研究和探討。
　　 首先為了簡化圖形處理和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，將初等解析曲線、曲面采用NURBS統(tǒng)一表示，建立NURBS統(tǒng)一的幾何數(shù)學(xué)模型。初等解析曲線包括直線、圓弧以及二次曲線統(tǒng)一采用NURBS曲線表示，初等解析曲面包括直紋曲面、旋轉(zhuǎn)面以及列表柱面統(tǒng)一采用NURBS曲面表示。
　　 接著對NURBS曲面網(wǎng)格化以及重構(gòu)技術(shù)進行探討和研究。分析了平面和空間三角網(wǎng)格劃分常用

3、的方法，重點提出了NURBS剪切曲面網(wǎng)格剖分算法，由參數(shù)域二維網(wǎng)格點坐標(biāo)映射三維空間網(wǎng)格點坐標(biāo)NURBS的正算算法，以及網(wǎng)格節(jié)點法矢量的計算方法，為IGES解釋器內(nèi)核開發(fā)NURBS曲面處理奠定理論基礎(chǔ)。
　　 其次在MFC平臺上實現(xiàn)了曲面上待測點的鼠標(biāo)拾取、拾取點法向量的求解、NURBS曲面測點的自動規(guī)劃以及測頭的運動仿真。鼠標(biāo)拾取功能采用OpenGL拾取技術(shù)將屏幕二維像素點轉(zhuǎn)化為對應(yīng)顯示實體模型的三維坐標(biāo)實現(xiàn)，拾取點的法向量是

4、通過對該NURBS曲面正算結(jié)果進行搜索得到，待測點路徑采用在NURBS曲面參數(shù)域內(nèi)均勻步長自動規(guī)劃生成，測頭運動仿真是模擬數(shù)控機床檢測工件曲面時測頭的動作和運動過程，提高生成檢測代碼的安全性和可靠性。
　　 最后針對IGES解釋器窗口界面進行增強設(shè)計。在主界面客戶區(qū)中添加位于頂部的兩個浮動工具欄、位于左邊的浮動窗口以及位于下部的信息輸出窗口，添加了鼠標(biāo)映射，能夠快捷的使用鼠標(biāo)進行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放以及拾取操作，還增加了快捷菜單和控