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复杂三角网格模型分治加工刀具轨迹生成

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第2期27卷 362-370页

作者：林俊锋黄常标祁杨停华侨大学厦门市数字化视觉测量重点实验室厦门361021

为了解决复杂三角网格模型数控加工效率与精度之间的矛盾,提出包括模型分割以及子区域轨迹规划的分治加工方法.针对分治加工的需求,提出一种基于加工区域特征表述的区域生长原则,用于模型的区域生长分割;为避免在子区域中生成过多的短... 详细信息

为了解决复杂三角网格模型数控加工效率与精度之间的矛盾,提出包括模型分割以及子区域轨迹规划的分治加工方法.针对分治加工的需求,提出一种基于加工区域特征表述的区域生长原则,用于模型的区域生长分割;为避免在子区域中生成过多的短刀具轨迹,对分割后的子区域进行区域优化合并与边界光顺处理,子区域轨迹规划时对不同的特征子区域采用不同的刀具轨迹生成策略.在等残留高度法刀具轨迹生成中,提出初始轨迹生成方法,并改进扩展了刀具轨迹的投影偏置扩展过程,以解决边界不规则子区域的刀具轨迹生成问题.实例结果表明,基于加工区域特征表述的区域生长原则能够有效地驱动加工模型的区域生长分割,不同特征子区域以适当的刀具轨迹生成策略生成了有效的刀具轨迹.

关键词：三角网格分治加工特征表述等残留高度投影偏置法

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三角网格模型的特征保持混合折叠简化

光学精密工程 2019年第4期27卷 971-983页

作者：曹增欢黄常标郑红华侨大学福建省特种能场制造重点实验室厦门市数字化视觉测量重点实验室福建厦门361021

在增材制造、逆向工程等领域,广泛存在包含大量甚至海量数据的三角网格模型。为便于存储并提高处理效率,经常需要进行网格模型简化。但在网格简化过程中存在特征保持、简化率和简化效率冲突的问题,为更好地平衡简化结果和简化效率,提出... 详细信息

在增材制造、逆向工程等领域,广泛存在包含大量甚至海量数据的三角网格模型。为便于存储并提高处理效率,经常需要进行网格模型简化。但在网格简化过程中存在特征保持、简化率和简化效率冲突的问题,为更好地平衡简化结果和简化效率,提出了特征保持的混合折叠算法。在基于曲度精确计算新顶点、最大距离高效计算折叠代价的基础上,对边界特征区域和非边界特征区域采用边折叠方式进行保特征简化,对非特征区域则采用三角形折叠方法进行高效简化,最后通过偏差和网格正则度对简化结果作出误差评价。算法实例表明:混合折叠算法的模型细节特征保持较好,简化前后变形较小且效率适中。

关键词：三角网格模型网格简化混合折叠细节特征保持

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三角网格模型的最小值边界分割

计算机辅助设计与图形学学报 2017年第1期29卷 62-71页

作者：王泽昊黄常标林忠威华侨大学厦门市数字化视觉测量重点实验室厦门361021

针对目前网格模型块分割算法综合效果不理想、人工干预多等问题,提出一种基于凹凸信号的最小值边界检测的三角网格模型分割算法.首先通过全局控制顶点的Laplace光顺操作对网格模型进行光顺去噪;然后通过标准化和归一化的凹度信息发现符... 详细信息

针对目前网格模型块分割算法综合效果不理想、人工干预多等问题,提出一种基于凹凸信号的最小值边界检测的三角网格模型分割算法.首先通过全局控制顶点的Laplace光顺操作对网格模型进行光顺去噪;然后通过标准化和归一化的凹度信息发现符合人眼视觉的最小值规则的凹特征点;最后结合区域中心线提取算法以及扇形探射线算法构造出闭合的分割线,并用三维主动轮廓模型方法进行优化,通过分割线将模型分割为有意义的分块.实例结果表明,该算法可以快速有效地分割模型,得到有意义的分割结果.

关键词：三角网格网格分割 Laplace光顺凹特征最小值规则

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流形网格曲面上测地B样条插值

机械工程学报 2011年第19期47卷 136-142页

作者：刘斌黄常标林俊义江开勇华侨大学机电及自动化学院厦门361021

针对现有曲面上自由曲线设计方法的不足,提出一种插值于流形网格曲面上给定点列的测地B样条曲线生成方法。用流形网格曲面上两点间的最短测地线代替欧氏空间中的两点间直线,将欧氏空间中的德布尔算法拓展到曲面空间,得到流形网格曲面上... 详细信息

针对现有曲面上自由曲线设计方法的不足,提出一种插值于流形网格曲面上给定点列的测地B样条曲线生成方法。用流形网格曲面上两点间的最短测地线代替欧氏空间中的两点间直线,将欧氏空间中的德布尔算法拓展到曲面空间,得到流形网格曲面上的测地B样条表示形式。对于给定的约束于网格曲面上的点列,基于欧氏空间中的B样条插值理论,反算出其控制顶点,将这些控制顶点投影到网格曲面上,作为待求曲线的初始控制顶点,生成初始的测地B样条曲线。为使曲线尽可能逼近于型值点,提出反向误差补偿策略,通过简单迭代求取约束于网格曲面上的控制顶点。根据曲线的凸包性,将曲线所在测地凸包区域与整体网格曲面虚拟分割,使插值测地B样条曲线的计算量仅与曲线所在测地凸包区域内的网格顶点数有关,而与整体网格大小无关,从而大大减少计算量。试验结果表明,所介绍方法健壮、有效,能满足曲面上曲线的交互设计要求。

关键词：扩展德布尔算法流形网格测地B样条插值测地凸包

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基于遗传算法的多点切触刀位优化算法

计算机集成制造系统 2022年第8期28卷 2449-2459页

作者：左远征黄常标张絮晖华侨大学福建省特种能场制造重点实验室福建厦门361021 华侨大学厦门市数字化视觉测量重点实验室福建厦门361021

针对目前五轴数控加工环形刀具多点切触刀位优化算法计算效率不高、切削带宽尚有提升空间的问题,提出一种基于遗传算法的多点切触刀位计算方法。为避免局部干涉,在将初始环形刀具模型和刀位优化区域变换到指定位置的基础上,精确计算给... 详细信息

针对目前五轴数控加工环形刀具多点切触刀位优化算法计算效率不高、切削带宽尚有提升空间的问题,提出一种基于遗传算法的多点切触刀位计算方法。为避免局部干涉,在将初始环形刀具模型和刀位优化区域变换到指定位置的基础上,精确计算给定倾斜角、侧偏角的离散刀具模型与刀位优化区域曲面之间的最短有向距离。为精确计算切削带宽,将刀具模型移动最短有向距离后,与刀位优化区域曲面的等残留高度偏置曲面进行求交,获得近似于实际的切削带宽。以切削带宽为优化目标,以倾斜角、侧偏角为编码变量,采用遗传算法寻优获得最大切削带宽所对应的刀位倾斜角、侧偏角。算法运算实例表明,所提算法能够有效实现环形刀具的五轴加工刀位优化,最优刀位对应的切削带宽更大,计算效率也更高。

关键词：五轴数控加工环形刀具多点切触遗传算法最短有向距离

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网格曲面上的样条曲线阵列

机械工程学报 2013年第21期49卷 140-147页

作者：刘斌黄常标林俊义江开勇华侨大学机电及自动化学院厦门361021

提出一种流形网格曲面上曲线阵列复制方法,达到曲线重用与再设计的目的。网格曲面上的曲线用测地B样条表示,使对曲线的操作可以转换为对曲线控制顶点的操作;引入离散指数映射理论将给定的源曲线控制顶点映射到切空间,获得它们的法坐标,... 详细信息

提出一种流形网格曲面上曲线阵列复制方法,达到曲线重用与再设计的目的。网格曲面上的曲线用测地B样条表示,使对曲线的操作可以转换为对曲线控制顶点的操作;引入离散指数映射理论将给定的源曲线控制顶点映射到切空间,获得它们的法坐标,按照曲线阵列前后控制顶点法坐标保持不变的原则,建立曲线阵列前后控制顶点的对应关系,实现曲线的有规律多重复制。法坐标很好地保持了控制顶点之间的测地距离和相对位置关系,因而也保证了曲线阵列重用过程中的形状保持性。将曲线阵列时的位置与形状分开处理,使曲线生成仅与其所在的局部区域有关而与曲面的整体大小无关,既便于保证曲线的形状保持性,也减少了计算量。试验结果表明,所介绍方法健壮、有效,能满足曲面上曲线的交互设计要求。

关键词：阵列重用对数映射网格曲面测地B样条

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计算轮廓偏置的截距方程法

组合机床与自动化加工技术 2004年第3期 21-22,25页

作者：黄常标江开勇华侨大学机电及自动化学院福建泉州362011

文章针对传统的轮廓偏置 (轮廓补偿 )计算方法的不足 ,结合快速成型中轮廓的特点 ,提出采用各有向轮廓线的平移直线的截距方程来计算轮廓线交点的偏置位置。

关键词：快速成型截距方程轮廓偏置轮廓补偿数控加工

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无网格自然单元法的研究进展

塑性工程学报 2016年第6期23卷 201-208页

作者：舒扬路平鲁慧芳刘斌黄常标江开勇华侨大学福建省特种能场制造重点实验室厦门市数字化测量重点实验室厦门361021 山东交通学院理学院济南250357

无网格自然单元法是一种基于计算几何中的Voronoi图结构,以自然邻近点插值求解偏微分方程的数值方法。无网格自然单元法的形函数满足Delta函数性质,因此该方法可以直接准确地施加本质边界条件,克服了传统无网格法在施加本质边界条件上... 详细信息

无网格自然单元法是一种基于计算几何中的Voronoi图结构,以自然邻近点插值求解偏微分方程的数值方法。无网格自然单元法的形函数满足Delta函数性质,因此该方法可以直接准确地施加本质边界条件,克服了传统无网格法在施加本质边界条件上的困难。从插值函数的构造与性质来看,该方法不仅具有无网格法的特点并且具有有限元法的某些优良性质,是一种很有发展前景的数值方法。本文阐述了自然单元法的理论研究成果,包括基于Voronoi图和Delaunay三角化结构的自然邻近点插值构造形函数方法,自然单元法的数值积分方案,以及自然单元法求解弹性问题的基本过程和离散格式;并介绍了国内外学者对无网格自然单元法的应用研究进展,总结了自然单元法相比传统无网格法和有限元法所具有的优势,提出自然单元法发展中需要进一步解决的关键问题。

关键词： Voronoi图自然单元法自然邻近点插值数值积分方案

分段沉积/雕铣快速成形三维实体分段算法与刀具轨迹规划研究

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分段沉积/雕铣快速成形三维实体分段算法与刀具轨迹规划研究

作者：黄常标华侨大学

学位级别：硕士

分段沉积／雕铣快速成形工艺是一种基于三维分段的堆积成形与去除成形相结合的复合成形方法，同时具有堆积成形的柔性和传统加工的高精度，但目前国内还没有其他机构进行该工艺相关技术的研究。本文率先针对分段沉积／雕铣快速成形工艺... 详细信息

分段沉积／雕铣快速成形工艺是一种基于三维分段的堆积成形与去除成形相结合的复合成形方法，同时具有堆积成形的柔性和传统加工的高精度，但目前国内还没有其他机构进行该工艺相关技术的研究。本文率先针对分段沉积／雕铣快速成形工艺的特点在软件支持方面展开研究，主要包括将工件模型分解为若干段无干涉的三维可加工区域及由三维可加工区域生成刀具轨迹的有关技术。首先本文对分段沉积／雕铣成形工艺的软件系统进行了总体分析与设计，针对该软件要实现的两种主要功能设计了合理的数据结构，对软件实现的一些基础性问题进行了研究。在建立基本拓扑信息的基础上设计了建立相邻面的拓扑信息、边表及其相关拓扑信息的一种快速高效的算法;同时由于软件交互的需要，基于STL模型的特点设计了一种能准确有效地从大量不同的三维空间对象中选取模型、面片、边和顶点的算法。其次根据分段沉积／雕铣快速成形工艺的原理，研究了基于STL模型的三维可加工区域的分段技术。首先确定了分段的原则和策略，然后具体设计了三种分段的方法，并详细讨论了各种方法的实现算法。最后本文对从STL模型生成刀具轨迹的有关问题进行了详细的研究。对生成刀具轨迹时STL模型的切割，切割后获得的轮廓线的偏置及干涉处理，由偏置轮廓线生成平行刀具轨迹等问题进行了详细的研究，提出了改进的或创新性的、高效的算法。

关键词：快速成形分段沉积/雕铣拓扑信息交互选择三维分段刀具轨迹