快速成型制造中分層處理技術(shù)的研究.pdf

1、摘要摘要快速成型制造技術(shù)是優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、縮減產(chǎn)品成本的有力工具，它的出現(xiàn)是制造領(lǐng)域的一次重大技術(shù)創(chuàng)新和突破。盡管快速成型制造的工藝方法多種多樣，但獲取零件模型切平面的二維輪廓數(shù)據(jù)仍然是進(jìn)行快速成型制造的第一步。因此分層處理技術(shù)始終是RP&M技術(shù)研究的一項(xiàng)主要內(nèi)容。為適應(yīng)現(xiàn)代先進(jìn)集成制造模式的發(fā)展要求，提出了以STEPNC作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口來構(gòu)建RP&M集成制造系統(tǒng)的方法，并指出實(shí)現(xiàn)這一RP&M集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)基于STEPNC的幾何

2、模型分層處理技術(shù)。提出了生成可視化的STL三維實(shí)體模型的方法，通過設(shè)置相鄰三角形面片外法向量夾角的臨界值來選取適當(dāng)?shù)墓岔旤c(diǎn)，并重新計(jì)算其法向量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)STL模型的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)冗余處理和向量光滑處理。采用VisualC為編程語(yǔ)言，以O(shè)penGL為圖形開發(fā)工具，開發(fā)出一個(gè)針對(duì)STL數(shù)據(jù)模型的可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)為STL模型的分層處理提供了有力的支持。在對(duì)基于STL模型的切片處理技術(shù)進(jìn)行了深入分析并吸收現(xiàn)有算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了分組排序、對(duì)邊

3、求交的分層算法。該算法先根據(jù)三角面片中頂點(diǎn)在分層方向的最大和最小坐標(biāo)值，對(duì)各面片進(jìn)行排序并形成分層關(guān)系矩陣，然后對(duì)每層的三角面片采用對(duì)邊依次追蹤求交的方法生成切片輪廓數(shù)據(jù)。通過實(shí)際應(yīng)用表明，該算法高效、穩(wěn)定、可靠。在對(duì)STEPNC幾何模型表達(dá)方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析和理解的基礎(chǔ)上，研究了EXPRESS到C一的映射方法，并將這一模塊作成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展創(chuàng)造了條件。為了保證數(shù)據(jù)采集的一致性和有效性，設(shè)計(jì)了一個(gè)AP203中性交換文件數(shù)據(jù)采集

4、模塊，實(shí)現(xiàn)了AP203中性文件的讀入和分析，進(jìn)而正確獲得了幾何模型的特征數(shù)據(jù)。基于STEPNC的幾何模型分層處理的核心問題是分層平面與從AP203中性文件中提取出來的模型各幾何元素的交線求取問題，本文對(duì)STEPNC幾何模型中的主要幾何元素設(shè)計(jì)了具有針對(duì)性的求交算法，這些求交算法使得幾何圖元所具有的特殊性質(zhì)得到充分利用，因而提高了算法的效率和穩(wěn)定性。對(duì)現(xiàn)有的掃描填充方法進(jìn)行了深入分析，在綜合考慮各掃描填充方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了輪廓偏置

5、和基于交點(diǎn)排序的分區(qū)掃描相結(jié)合的復(fù)合掃描填充算法。該掃描填充方法能夠充分發(fā)揮輪廓偏置填充精度高和分區(qū)掃描填充速AbstractABSTRACTRapidprototypingandmanufacturing(RP&M)playsanimportantroleinreducingthetimerequiredfornewproductdevelopmentandloweringdevelopmentcosts.Theemergenceof

6、RP&Misvitallyanimportanttechnicalinnovationinmanufacturing.AlthoughbuildingphysicalpartswithdiferenttechniqueshasbecomepopularintersectingaCADmodelwithaplaneinordertodeterminetwodimensionalcontoursonwhichmaterialistobede

7、positedisthefoundationforthevariousRP&Mprocesses.Thereforethestudyofslic噸methodshasbecomeanimportantsubjectofRP&Mtechniques.Tofulfiltherequirementsofmordenintegratedmanufacturingsystemanewmetho氏whichtakestheSTEPNCastheun

8、iformdataexchangeformatsisputforward.IthasbeenpointedoutthatthekeyproblemtoconstructintegratedsystemofRP&MistorealizetheslicingtechnologybasedonSTEPNC.AmethodofgeneratingrealisticimageviewforSTLmodelhasbeenproposed.Byset

9、ingacriticalangletoselectappropriatecommonpointandrecalculatethevectortheredundancyproblemofvertexcoordinateinSTLmodelissolvedandthemodellookssmoother.AstereodisplaysystemisdevelopedbycallingfunctionsfromQpenGLgraphiclib

10、rarythroughVC.ThedevelopedsystemisconducivetoslicingprocessofSTLmodel.OnthebasisofanalyzingtheslicingtechnologyandabsorbingthemeritofcurrentalgorithmsforslicingSTLmodelanewalgorithmhasbeenputforward.Inthestrategythegroup

11、ingmatrixwasestablished妙sortingforthetriangularfacetsaccordingtotheminimumandmaximumzaxisvalueofthetriangularfacets.Thenthecontoursegmentsweregenerated勿marchingfromedgetoedge.Applicationsaremadetoshowthattheapproachiseff

12、icientstableandreliable.BasedonasystematicanalysisandcomprehensionontheexpressionofSTEPNCgeometrymodelthemapbetweenEXPRESSandC什wasstudied.Themoduleofmaphasbeendevelopedasadynamiclinklibrarywhichfacilitatedtheexpansionofs