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Study on Algorithm for Interference-free Tool path Generation of Free-form Surfaces Based on z-map Model

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基于z-map模型的自由曲面无干涉刀具轨迹生成算法研究

2009 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments（ICEMI’2009）

作者： zhixiang Shao 1 2 Ruifeng Guo 2 Jie Li 1 2 Jianjun Peng 1 2 1 Graduate University of Chinese Academy of Science Beijing 100039 China 2 Shenyang Institute of Computing Technology Chinese Academy of Science Shenyang 110171 Liaoning China

Tool path generation is an important research content in NC machining of free-form surfaces. In this paper, according to analyzing tool path generation strategies and algorithms, a new tool path generation algorithm based on z-map model is designed and implemented. The triangulation approach is employed to acquire higher machining precision, Multi-Objective evolutionary algorithm is used to detect tool interference, which not only avoids the gouge problems resulting from unsuitable forward step during tool movement, but also ensures the generated tool path is interference-free tool path.

关键词： NC machining tool-path generation z-map triangulation evolutionary algorithm

来源： cnki会议评论

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小型微型计算机系统 2010年第5期31卷 845-848页

作者：邵志香郭锐锋李杰丁万夫中国科学院研究生院北京100039 中国科学院沈阳计算技术研究所辽宁沈阳110171

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中重要的研究内容.本文分析了自由曲面数控加工中常用的刀具轨迹生成策略和方法,设计和实现了一种基于z-map结构的自由曲面无干涉刀具轨迹生成算法.本算法采用进化算法进行刀具干涉检测,不仅解决了... 详细信息

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中重要的研究内容.本文分析了自由曲面数控加工中常用的刀具轨迹生成策略和方法,设计和实现了一种基于z-map结构的自由曲面无干涉刀具轨迹生成算法.本算法采用进化算法进行刀具干涉检测,不仅解决了生成刀具轨迹时因走刀步长不合理而产生的过切问题,而且也确保了生成的刀具轨迹为无干涉刀具轨迹.

关键词： NC加工刀具轨迹生成 z-map 进化算法

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基于z-map理论的喷枪轨迹生成方法

机械设计与制造 2012年第1期 158-160页

作者：刘超颖杨晓博王战中李博张俊石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

喷漆机器人作为一种先进的涂装生产设备已广泛应用于产品内外表面的喷涂,由于现代工业产品外形相当复杂,如何实现涂层均匀化变得极为重要。基于z-map理论,在自由曲面CAD模型的基础上,将自由曲面三角网格化得到多面体模型,然后利用z-map... 详细信息

喷漆机器人作为一种先进的涂装生产设备已广泛应用于产品内外表面的喷涂,由于现代工业产品外形相当复杂,如何实现涂层均匀化变得极为重要。基于z-map理论,在自由曲面CAD模型的基础上,将自由曲面三角网格化得到多面体模型,然后利用z-map方法实现了等距喷涂情况下喷涂节点的坐标及其法向量的提取,将喷涂节点插补优化后连接为喷枪的喷涂轨迹,从而实现了自动生成自由曲面上喷枪轨迹。最后,以一汽车CAD模型为例生成了机器人喷涂轨迹。

关键词：喷漆机器人轨迹规划多面体模型 z-map

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基于平面几何图形的立体浮雕建模技术

计算机工程与应用 2010年第15期46卷 13-15,80页

作者：王玉国刘胜兰安鲁陵周来水南京工程学院车辆工程系南京211167 南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心南京210016

针对具有复杂曲面的艺术类浮雕建模问题,提出一种基于平面几何图形的解决方案。首先由二维区域和截面形状定义出浮雕曲面,浮雕则采用z-map栅格在计算机内离散表示;然后把多个浮雕曲面通过六种可选方式融合成具有复杂外形的立体浮雕。为... 详细信息

针对具有复杂曲面的艺术类浮雕建模问题,提出一种基于平面几何图形的解决方案。首先由二维区域和截面形状定义出浮雕曲面,浮雕则采用z-map栅格在计算机内离散表示;然后把多个浮雕曲面通过六种可选方式融合成具有复杂外形的立体浮雕。为提高建模效率,给出一种针对二维区域内z-map栅格点的快速遍历算法。最后通过多个应用实例,验证了上述技术方案。

关键词：浮雕建模平面图形 z-map

Integrating Solid Cutting Simulation And Error Verification For Surface Machining Application

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2012年计算机应用与系统建模国际会议

作者： Hsin-Yu Cheng Jo-Peng Tsai Yung-Chou Kao Far East University National Kaohsiung University of Applied Sciences

In this paper, a method integrating NC decoding and solid milling simulation to solve this problem is proposed. A modified z-map computational algorithm is adopted and it directly uses straight line and arc interpolation algorithms to calculate mesh position and z coordinates of tool scanning surface according to tool path and initial tool scanning boundary in reducing the long computation time. The proposed method in this paper includes NC decoding, solid cutting simulation, virtual measuring, and the residual material calculation in previous process. This method owns the advantage of no need to solve non-linear equation any more. Subsequently, through comparing the product surface with the data decoded from the NC program, the magnitude and the position of the machining geometry error could be calculated to serve as important reference for the machining process of complex geometry such as a 3D surface. An example was demonstrated to the feasibility of the proposed method.

关键词： virtual measuring NC simulation z-map intelligent machining

来源： cnki会议评论

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三轴数控铣削仿真系统的研究与实现

机械设计与制造 2008年第12期 173-175页

作者：王鹏远魏春雪郑州轻工业学院计算机与通信工程学院郑州450002 郑州轻工业学院轻工职业学院郑州450002

切削过程的图形表示方法是数控仿真系统的核心技术,在研究图形表示的关键技术的基础上,采用全局绘制和局部绘制相结合的机制,提出了数控仿真过程中场景绘制的新算法,实验表明该算法有效可行,极大地提高了仿真过程的刷新速率。

关键词：数控铣削仿真 z-map 局部绘制 CAM

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基于动态四叉树的数控铣削加工仿真的研究

机床与液压 2006年第9期34卷 16-18页

作者：王太勇张泉汪文津牛锡振周运金张方阳天津大学天津300072

提出采用基于自相似动态四叉树(Quadtrees)的思想进行实体造型,实现数控仿真加工毛坯实体的动态建模,从而在一定程度上解决数控加工仿真过程中毛坯除料算法的运算速度缓慢而造成的真实感差的问题,并通过一个零件加工仿真验证了该算法的... 详细信息

提出采用基于自相似动态四叉树(Quadtrees)的思想进行实体造型,实现数控仿真加工毛坯实体的动态建模,从而在一定程度上解决数控加工仿真过程中毛坯除料算法的运算速度缓慢而造成的真实感差的问题,并通过一个零件加工仿真验证了该算法的可行性和有效性。

关键词：四叉树八叉树(octrees) 数控仿真 z-map

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数字化机床建模及其切削仿真技术研究

数字化机床建模及其切削仿真技术研究

作者：毕海霞河北工业大学

学位级别：硕士

数控加工过程仿真技术是数字化制造技术的一个重要组成部分,是数字化制造系统各种后期产品评价方法的实现基础之一,是实现数字化制造系统并保证该系统有效性与适用性的关键。本文对数字化制造技术中数字化机床建模和切削过程仿真技术进... 详细信息

数控加工过程仿真技术是数字化制造技术的一个重要组成部分,是数字化制造系统各种后期产品评价方法的实现基础之一,是实现数字化制造系统并保证该系统有效性与适用性的关键。本文对数字化制造技术中数字化机床建模和切削过程仿真技术进行了深入研究,针对数控加工仿真系统可重构性与可扩展性的需求和数控系统产品种类繁多的特点,采用了面向对象技术对数字化机床仿真系统进行了总体研究和设计,并提出了模块化设计方案来建立数字化机床的加工仿真环境。本文主要进行的工作如下:1.根据数字化机床的现有研究成果和发展趋势,总结并提出了数字化机床的设计准则和分解原则;根据数控加工仿真系统的功能需求,采用面向对象技术对数字化机床仿真系统进行了总体设计,建立了该系统的各个抽象对象类,并对数字化车床和铣床仿真系统的总体结构及其各个模块进行了研究和设计。2.通过对数字化机床仿真系统几何建模方法的详细研究,采用图形功能强大的3DS Max软件对数字化机床进行三维建模,并以OpenGL为图形接口将其导入仿真系统中,提高了模型构建的速度;自行设计了3DS文件与OpenGL的接口程序。3.采用基于z-map的三角网格离散方法来实现毛坯材料去除仿真过程。根据数控加工过程的具体特征提出了三维仿真加工零件的实体表达模型及其数据结构;针对车削和铣削过程中零件模型的特点,提出了铣削和车削过程中基于三角网格方法的毛坯算法模型。4.根据本文提出的建模方法,对数字化机床仿真系统进行了设计和开发,研制了一个美观大方、真实感强、图文并茂的仿真环境;并针对研制过程中涉及到的相关技术进行了设计,比如加工环境的建模方法、数控程序译码过程、虚拟操作面板、刀具库的定义以及夹具库的定义等,提出了数字化机床仿真系统的开发方案。本系统采用面向对象的程序设计方法,开发的程序具有封装、继承、多态等优点,减少了程序的数据污染,增加了程序的易开发性、可读性、可维护性和可移植性,大大提高了系统的编程效率。

关键词：数字化机床建模 z-map 切削仿真

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浮雕CAD/CAM技术研究与软件开发

浮雕CAD/CAM技术研究与软件开发

作者：贾彤明南京航空航天大学

学位级别：硕士

浮雕造型设计和数控加工编程在工业生产和日常生活中具有较为广泛的应用,本文结合企业的实际需求,对浮雕CAD/CAM技术进行了研究,主要内容如下:研究了浮雕CAD建模技术。在基于平面几何轮廓的浮雕建模方面,主要研究了Voronoi图的计算、平... 详细信息

浮雕造型设计和数控加工编程在工业生产和日常生活中具有较为广泛的应用,本文结合企业的实际需求,对浮雕CAD/CAM技术进行了研究,主要内容如下:研究了浮雕CAD建模技术。在基于平面几何轮廓的浮雕建模方面,主要研究了Voronoi图的计算、平面区域识别、图元布尔运算和浮雕建模,实现了一种光滑浮雕曲面建模算法。在对基于位图的浮雕建模研究中,给出了位图浮雕造型的技术路线和方法,实现了几何浮雕和位图浮雕的混合建模技术。研究实现了浮雕基于z-map数据模型的无干涉刀具加工路径生成算法。应用倒置刀具方法,重点研究实现了一种逼近浮雕轮廓的光滑螺旋加工刀具路径生成算法。采用B样条拟合技术,使所生成的刀具路径达到N阶连续。针对雕刻机的特点,研究了基于HPGL的后置处理。在上述算法研究的基础上,开发了相应的软件模块,集成于雕刻CAD/CAM软件中,并通过加工实验进行了验证。

关键词：几何浮雕位图浮雕 Voronoi图 z-map 刀具路径 HPGL